Dans une récente étude publiée sur bioRxiv* serveur de pré-impression, les chercheurs ont comparé le système d’hydrogel polymère-nanoparticule (PNP) et les voies standard d’administration d’anticorps largement neutralisants (bnAbs) contre le coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SRAS-CoV-2) dans un modèle murin.
Sommaire
Arrière-plan
L’hydrogel PNP est un hydrogel supramoléculaire doté de propriétés d’amincissement par cisaillement et d’auto-guérison. Il empêche facilement la libération en rafale de bnAbs encapsulés et libère lentement la cargaison anticorps-médicament pour améliorer sa pharmacocinétique (PK). L’action protectrice persistante des bnAbs pourrait permettre une immunisation passive contre les maladies infectieuses, y compris la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19). Un mauvais profil PK épuise la concentration de bnAbs dans le corps, entravant ainsi son efficacité prophylactique ou thérapeutique. Relever le défi de l’administration lourde des bnAbs pourrait également améliorer la prophylaxie pré et post-exposition des bnAbs contre le SARS-CoV-2.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont exploré des matériaux qui pourraient former un dépôt sous-cutané et délivrer avec succès des anticorps thérapeutiques avec différentes caractéristiques PK.
Ils ont fabriqué une formulation d’hydrogel PNP de la concentration finale souhaitée en mélangeant les solutions mères de dodécyl-modifié (hydroxypropyl) méthylcellulose (HPMC-C12) et des nanoparticules de polyéthylène glycol-acide polylactique (PEG-PLA) dans la quantité requise de solution tampon phosphate (PBS). L’équipe a réalisé des expériences de rhéométrie sur un rhéomètre hybride de découverte à couple contrôlé.
Ils ont exécuté in vitro essais de libération et mesures de diffusion, par exemple, récupération de fluorescence après des expériences de photoblanchiment (FRAP), et résultats rapportés sous forme de moyenne ± écart type (SD). En outre, les chercheurs ont calculé le coefficient de diffusion (D) et déterminé la diffusivité de l’immunoglobuline G (IgG) de rat diffusant librement à l’aide de la diffusion dynamique de la lumière (DLS).
Pour les expériences FRAP, ils ont utilisé un laser à argon de 488 nm à une intensité de 20 % pour exciter la fluorescéine pour l’imagerie et ont réglé des lasers à argon de 405 et 488 nm à une intensité de 100 % pour le photoblanchiment. Ils ont divisé chaque lot d’hydrogel PNP en trois échantillons différents dans les micro-plats à fond de verre pour effectuer des mesures deux à trois fois. L’équipe a pris 10 images de pré-blanchiment, suivies d’un photoblanchiment pendant 10 cycles à un temps de pause des pixels de 177,32 secondes. Ils ont enregistré un minimum de 500 images post-blanchiment pour former la courbe de récupération.
Centi-C10 est une IgG humaine de haute affinité qui se lie au domaine de liaison au récepteur (RBD) du SRAS-CoV-2 de type sauvage pour bloquer l’interaction RBD-enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2), observée via une surface à haut débit résonance plasmonique (SPR). Pour in vitro essais de stabilité, les échantillons Centi-C10 ont été encapsulés dans un hydrogel PNP 2:10 chargé dans des flacons de scintillation en verre, scellés et incubés à 37 ° C. Les échantillons ont été constamment agités à 200 tours par minute, après quoi les chercheurs ont récupéré des aliquotes à des moments hebdomadaires pendant jusqu’à quatre semaines. L’équipe a analysé ces échantillons Centi-C10 via un dosage immuno-enzymatique (ELISA).
La modélisation PK a aidé les chercheurs à évaluer comment personnaliser le système d’hydrogel PNP pour délivrer des anticorps avec des caractéristiques physiques similaires mais des caractéristiques PK différentes. Étant donné que les caractéristiques PK d’un bnAb sont différentes dans un modèle murin et chez l’homme, l’équipe a mis en œuvre un modèle à deux compartiments avec une cinétique et un dosage de premier ordre et des valeurs physiologiques pertinentes pour les anticorps IgG chez l’homme.
Les chercheurs ont administré l’anticorps Centi-C10 à des souris transgéniques atteintes d’immunodéficience combinée sévère (SCID) par trois voies différentes pour évaluer les profils PK pour lesquels ils ont sélectionné des IgM et des IgG3, qui sont tous deux des anticorps prometteurs gênés par de mauvais profils PK.
Résultats de l’étude
Avant de lancer une in vivo étude, les chercheurs ont effectué in vitro essais de stabilité pour vérifier que l’anticorps Centi-C10 serait stable lorsqu’il est encapsulé dans l’hydrogel. Les conditions de la in vitro les tests ont accéléré la dégradation de l’anticorps. Ces tests ont indiqué que les anticorps devraient être stables dans l’hydrogel en tant que dépôt sous-cutané, mais que les formulations d’anticorps encapsulés dans l’hydrogel pourraient être plus stables et résistantes à la chaîne du froid, ce qui contribue à réduire le coût global et à améliorer l’accès aux médicaments biothérapeutiques.
Après une semaine, le Centi-C10 encapsulé dans un hydrogel a présenté une activité de liaison presque inchangée dans le test par rapport à un témoin. Après trois semaines, le Centi-C10 dans du PBS avait moins de 10 % d’activité de liaison, alors que le Centi-C10 encapsulé mesurait 40 ± 13 %.
Fait important, la modélisation PK a indiqué une tendance générale, où la demi-vie de dépôt du médicament doit être environ deux fois supérieure à la demi-vie d’élimination du médicament. In vitro les mesures de diffusivité des anticorps ont montré que 1,5 ml d’une formulation d’hydrogel PNP 2:10 avait une demi-vie de 6,3 jours ; par conséquent, il pourrait être plus efficace pour délivrer des médicaments anticorps avec des demi-vies plus courtes.
conclusion
L’étude a mis en évidence le potentiel futur de la délivrance d’anticorps thérapeutiques à partir d’un dépôt sous-cutané en plus de relever les défis associés. Dans l’ensemble, les hydrogels PNP présentaient tous les attributs requis d’un dépôt sous-cutané idéal pour la livraison de cargaison d’anticorps-médicament. Il avait une bonne injectabilité, fournissait une longue durée d’exposition au médicament et maintenait la stabilité du médicament pendant le vieillissement stressé. En général, selon leurs caractéristiques et leur profil PK pour l’application cible, les anticorps présentant de mauvaises caractéristiques PK peuvent bénéficier le plus de la technologie d’hydrogel PNP.
Plusieurs modèles PK et pharmacodynamiques sophistiqués existent déjà. Cependant, dans le cas des anticorps, la mise en œuvre d’un modèle PK à deux compartiments pour simuler la cinétique de médicament de dépôt requise pour les anticorps humains cliniques peut éclairer la conception de nouveaux matériaux qui pourraient servir de dépôts d’administration sous-cutanée. De tels matériaux pourraient aider à la prophylaxie pré- et post-exposition du SRAS-CoV-2. De plus, ils pourraient avoir d’autres applications de délivrance biothérapeutique.
Néanmoins, la référence pour le succès des systèmes d’hydrogel serait la capacité à maintenir la concentration sérique du médicament soit dans la fenêtre thérapeutique, soit au-dessus du seuil.
*Avis important
bioRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, guider la pratique clinique/les comportements liés à la santé, ou traités comme des informations établies.
