Les chercheurs découvrent de nouvelles nanoparticules lipidiques qui montrent la délivrance d'ARNm spécifique au muscle et réduisent les effets hors cible.

Une équipe de chercheurs basée à la faculté de pharmacie Leslie Dan de l'Université de Toronto (U de T) a découvert une nouvelle nanoparticule lipidique ionisable qui permet la délivrance d'ARNm focalisée sur les muscles tout en minimisant la délivrance hors cible vers d'autres tissus. L’équipe a également montré que l’ARNm délivré par les nanoparticules lipidiques étudiées dans leur étude déclenchait de puissantes réponses immunitaires au niveau cellulaire en tant que vaccin contre le cancer du mélanome de preuve de concept.

L'étude, dirigée par Bowen Li, professeur adjoint à la faculté de pharmacie Leslie Dan de l'Université de Toronto, a été publiée cette semaine dans Actes de l'Académie nationale des sciences.

Appelée iso-A11B5C1, la nouvelle nanoparticule lipidique démontre une efficacité exceptionnelle de délivrance d'ARNm dans les tissus musculaires tout en minimisant également la traduction involontaire de l'ARNm dans des organes tels que le foie et la rate.

De plus, les résultats de l’étude montrent que l’administration intramusculaire d’ARNm formulé avec cette nanoparticule a provoqué de puissantes réponses immunitaires cellulaires, même avec une expression limitée observée dans les ganglions lymphatiques.

“Notre étude montre pour la première fois que les nanoparticules lipidiques d'ARNm peuvent encore stimuler efficacement une réponse immunitaire cellulaire et produire des effets antitumoraux robustes, même sans ciblage direct ou transfection des ganglions lymphatiques”, a déclaré Li. “Cette découverte remet en question les compréhensions conventionnelles et suggère qu'une efficacité élevée de transfection dans les cellules immunitaires n'est peut-être pas la seule voie vers le développement de vaccins à ARNm efficaces contre le cancer.”

Réduire les effets hors cible est une étape essentielle pour accroître la sécurité des thérapies potentielles

Les nanoparticules lipidiques, également appelées LNP, sont essentielles à la fourniture de thérapies basées sur l'ARNm, notamment les vaccins à ARNm contre la COVID-19 qui ont été utilisés dans le monde entier lors de la récente pandémie mondiale. Cependant, de nombreuses conceptions de LNP peuvent entraîner par inadvertance une expression substantielle d’ARNm dans des tissus et des organes non ciblés, comme le foie ou le cœur, entraînant ainsi des effets secondaires souvent traitables mais indésirables.

La volonté d'améliorer la sécurité des thérapies à ARNm qui ont le potentiel de traiter un large éventail de maladies signifie qu'il existe un besoin urgent de LNP conçues pour minimiser ces effets hors cible, explique Li, qui est également un récent récipiendaire du Gairdner Early Prix ​​de chercheur de carrière.

La nouvelle recherche montre que, par rapport au LNP de référence actuel développé par la société de biotechnologie Moderna, basée au Massachusetts, l'iso-A11B5C1 a démontré un niveau élevé d'efficacité de délivrance d'ARNm spécifique au muscle. Il a également déclenché un type de réponse immunitaire différent de celui observé dans les vaccins utilisés pour traiter les maladies infectieuses.

« Fait intéressant, l'iso-A11B5C1 a déclenché une réponse immunitaire humorale plus faible, généralement centrale aux vaccins actuels axés sur les anticorps, mais a quand même provoqué une réponse immunitaire cellulaire comparable. Cette découverte a conduit notre équipe à explorer davantage cela en tant que candidat vaccin potentiel contre le cancer dans un modèle de mélanome. , où l'immunité cellulaire joue un rôle central”, a déclaré Li.

L'équipe de recherche interdisciplinaire qui a mené l'étude comprend Jingan Chen, titulaire d'un doctorat. stagiaire de l'Institut de génie biomédical de l'Université de Toronto, et Yue Xu, chercheur postdoctoral au laboratoire Li et chercheur associé à PRiME, l'initiative interinstitutionnelle de médecine de précision de l'Université de Toronto.

“Bien que l'iso-A11B5C1 ait montré une capacité limitée à déclencher l'immunité humorale, elle a effectivement initié des réponses immunitaires cellulaires par injection intramusculaire”, a déclaré Chen. “Les effets antitumoraux substantiels observés avec l'iso-A11B5C1 soulignent sa promesse en tant que candidat viable pour le développement d'un vaccin contre le cancer.”

La nouvelle plateforme permet une conception lipidique plus rapide et plus précise

L'équipe de recherche a identifié l'iso-A11B5C1 en utilisant une plateforme avancée développée pour créer rapidement une gamme de lipides chimiquement divers pour des tests plus approfondis. Cette plate-forme, nouvellement introduite dans le cadre de l'étude, surmonte plusieurs défis observés lors de recherches antérieures en rationalisant le processus de création de lipides ionisables qui ont un potentiel élevé d'être traduits en thérapies.

En combinant rapidement trois groupes fonctionnels différents, des centaines, voire des milliers de lipides ionisables chimiquement divers peuvent être synthétisés en 12 heures. “Nous rapportons ici une stratégie puissante pour synthétiser des liquides ionisables dans une réaction chimique en une seule étape”, a déclaré Xu. « Cette plate-forme fournit de nouvelles informations qui pourraient aider à guider les processus de conception et d'évaluation des lipides à l'avenir et permet au domaine de relever les défis liés à la délivrance d'ARN avec un nouveau niveau de vitesse, de précision et de perspicacité. »