Des chercheurs de l'Institut Wyss pour l'ingénierie d'inspiration biologique de l'Université de Harvard rapportent qu'ils ont réussi à placer des têtards de Xénope L'équipe a réussi à mettre des grenouilles dans un état de torpeur semblable à celui de l'hibernation en utilisant du donépézil (DNP), un médicament approuvé par la FDA pour traiter la maladie d'Alzheimer. L'équipe avait déjà utilisé un autre médicament, le SNC80, pour obtenir des résultats similaires sur des têtards et améliorer la survie de cœurs entiers de mammifères destinés à des transplantations, mais le SNC80 n'est pas approuvé pour une utilisation clinique chez l'homme car il peut provoquer des convulsions. En revanche, le DNP est déjà utilisé en clinique, ce qui signifie qu'il pourrait potentiellement être rapidement réutilisé pour une utilisation dans des situations d'urgence afin de prévenir des lésions organiques irréversibles pendant le transport d'une personne vers un hôpital.
Le refroidissement du corps d'un patient pour ralentir ses processus métaboliques est utilisé depuis longtemps dans les milieux médicaux pour réduire les blessures et les problèmes à long terme liés à des maladies graves, mais cette méthode ne peut actuellement être mise en œuvre que dans un hôpital doté de ressources suffisantes. L'obtention d'un état de « biostase » similaire avec un médicament facile à administrer comme le DNP pourrait potentiellement sauver des millions de vies chaque année.
Michael Super, Ph.D., co-auteur de l'étude et directeur, Immuno-Matériaux, Wyss Institute
Cette recherche, publiée aujourd'hui dans ACS Nanoa été soutenu dans le cadre du programme Biostasis de la DARPA, qui finance des projets visant à prolonger le délai de traitement médical vital, souvent appelé « l'heure d'or », après une blessure traumatique ou une infection aiguë. Le Wyss Institute participe au programme Biostasis depuis 2018 et a franchi plusieurs étapes importantes au cours des dernières années.
En utilisant une combinaison d'algorithmes d'apprentissage automatique prédictifs et de modèles animaux, l'équipe Biostasis de Wyss a précédemment identifié et testé des composés médicamenteux existants qui avaient le potentiel de mettre les tissus vivants dans un état d'animation suspendue. Leur premier candidat réussi, SNC80, a considérablement réduit la consommation d'oxygène (un indicateur du métabolisme) à la fois dans un cœur de porc battant et dans des puces d'organes humaines, mais a un effet secondaire connu de provoquer des convulsions lorsqu'il est injecté par voie systémique.
Dans cette nouvelle étude, ils ont de nouveau fait appel à leur algorithme, NeMoCad, pour identifier d'autres composés dont la structure est similaire à celle du SNC80. Leur candidat le plus prometteur est le DNP, approuvé depuis 1996 pour le traitement de la maladie d'Alzheimer.
« Il est intéressant de noter que les surdoses cliniques de DNP chez les patients souffrant de la maladie d'Alzheimer ont été associées à une somnolence et à une diminution du rythme cardiaque, des symptômes qui ressemblent à de la torpeur. Cependant, il s'agit de la première étude, à notre connaissance, qui se concentre sur l'exploitation de ces effets comme principale réponse clinique, et non comme effets secondaires », a déclaré la première auteure de l'étude, María Plaza Oliver, Ph.D., qui était chercheuse postdoctorale à l'Institut Wyss lorsque les travaux ont été menés.
L'équipe a utilisé X. laevis Les chercheurs ont étudié les effets du DNP sur des têtards et ont découvert qu'il induisait un état de torpeur qui pouvait être inversé une fois le médicament retiré. Le médicament semblait toutefois provoquer une certaine toxicité et s'accumulait dans tous les tissus des animaux. Pour résoudre ce problème, les chercheurs ont encapsulé du DNP dans des nanotransporteurs lipidiques et ont découvert que cela réduisait la toxicité et entraînait l'accumulation du médicament dans les tissus cérébraux des animaux. Il s'agit d'un résultat prometteur, car on sait que le système nerveux central est également responsable de l'hibernation et de la torpeur chez d'autres animaux.
Bien qu'il ait été démontré que le DNP protège les neurones du stress métabolique dans les modèles de la maladie d'Alzheimer, l'équipe prévient que des travaux supplémentaires sont nécessaires pour comprendre exactement comment il torpore, ainsi que pour augmenter la production du DNP encapsulé pour une utilisation chez les animaux plus gros et, potentiellement, chez les humains.
« Le donépézil est utilisé par des patients dans le monde entier depuis des décennies, ses propriétés et ses méthodes de fabrication sont donc bien établies. Des nanotransporteurs lipidiques similaires à ceux que nous avons utilisés sont désormais également approuvés pour une utilisation clinique dans d'autres applications. Cette étude démontre qu'une version encapsulée du médicament pourrait potentiellement être utilisée à l'avenir pour permettre aux patients de gagner du temps pour survivre à des blessures et des maladies dévastatrices, et elle pourrait être facilement formulée et produite à grande échelle sur une échelle de temps beaucoup plus courte qu'un nouveau médicament », a déclaré l'auteur principal Donald Ingber, MD, Ph.D. Ingber est le directeur fondateur du Wyss Institute, le Professeur de biologie vasculaire Judah Folkman à la Harvard Medical School et au Boston Children's Hospital, et professeur Hansjörg Wyss d'ingénierie bioinspirée à la John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences de Harvard.
