Nouvelle technique de nanodétection pour le contrôle qualité des vecteurs viraux en thérapie génique

Les vecteurs viraux offrent un potentiel considérable pour l’édition génétique et la thérapie génique, mais il est urgent de développer des méthodes de contrôle de la qualité pour minimiser les effets secondaires potentiels sur les patients. Pour y remédier, des chercheurs japonais ont développé une approche basée sur la nanodétection qui permet de différencier les vecteurs viraux fonctionnels et défectueux au niveau d’une seule particule. Cette technique pratique et peu coûteuse nous permettra, espérons-le, de faire un pas de plus vers l’avancement des traitements contre les troubles génétiques.

Au cours des dernières décennies, les technologies de manipulation génétique ont connu des progrès remarquables, nous rapprochant du point où les gènes peuvent être modifiés in vivo. De tels outils ouvriraient la voie à la thérapie génique, inaugurant ainsi une nouvelle ère de la médecine. Jusqu’à présent, les stratégies les plus prometteuses en matière de thérapie génique impliquent l’exploitation des mécanismes moléculaires existants dans les virus.

Les vecteurs de virus adéno-associés (AAV) ont récemment suscité une attention particulière de la part de la communauté scientifique, en raison de leur potentiel à servir de vaccins à base d’acide nucléique contre des maladies telles que la COVID-19. Cependant, lors de la fabrication des vecteurs AAV, certaines particules peuvent ne contenir qu’une copie partielle du génome prévu, tandis que d’autres peuvent être vides. Ces vecteurs défectueux peuvent entraîner des effets secondaires inattendus, soulignant le besoin urgent de méthodes de contrôle qualité robustes dans leur production.

Pour relever ce défi, une équipe de chercheurs japonais a récemment présenté une nouvelle technique de nanodétection permettant de mesurer les caractéristiques des vecteurs viraux. Leurs résultats ont été présentés dans leur dernier article, publié en ligne le 5 juin 2024, dans ACS Nano.

L’équipe comprend le professeur associé Makusu Tsutsui et le professeur Tomoji Kawai de l’Institut de recherche scientifique et industrielle de l’Université d’Osaka ; le maître de conférences Akihide Arima de l’Institut des nano-systèmes de vie de l’Université de Nagoya ; le professeur spécialement nommé Yoshinobu Baba de l’Institut des nano-systèmes de vie Instituts d’innovation pour la société future de l’Université de Nagoya ; la chercheuse du projet Mikako Wada, le professeur adjoint Yuji Tsunekawa et le professeur Takashi Okada, tous deux de l’Institut des sciences médicales de l’Université de Tokyo.

L’approche proposée consiste à mesurer le courant ionique qui traverse l’ouverture d’un nanopore lorsqu’un différentiel de tension est appliqué à une solution contenant des AAV. Lorsque le nanopore n’est pas obstrué, le courant ionique mesuré est relativement constant. Mais lorsqu’une particule virale traverse le nanopore, le flux d’ions est partiellement bloqué pendant un bref instant, ce qui produit un pic ou une impulsion dans la lecture du courant ionique.

Il est intéressant de noter que, comme les vecteurs AAV avec des génomes complets sont plus lourds et légèrement plus volumineux que les vecteurs vides ou partiellement remplis, il est possible de les distinguer lorsqu’ils traversent le nanopore : les vecteurs défectueux produisent une « signature » dans le courant ionique mesuré qui est sensiblement différente de celle des vecteurs à génome complet.

L’équipe a vérifié ces résultats par des expériences, des simulations par éléments finis et des analyses théoriques. « En concevant un capteur doté d’une structure optimale, nous avons identifié pour la première fois les différences de taille des vecteurs viraux dérivées des gènes, à l’échelle sous-nanométrique », explique Tsutsui.

Cette technique permet un contrôle qualité pratique et peu coûteux des vecteurs AAV, qui jusqu’à présent reposait sur des méthodes complexes telles que la photométrie de masse, la microscopie électronique à transmission et l’ultracentrifugation analytique.

« Les travaux actuels pourraient révolutionner la médecine en fournissant un outil permettant de préparer des vecteurs AAV de très haute qualité pour une thérapie génique sûre et efficace », souligne Tsunekawa. « Ils pourraient être essentiels au développement de systèmes de production et de purification des vecteurs AAV », ajoute-t-il.

En outre, au-delà des vecteurs AAV, cette approche est prometteuse pour l’étude d’autres types de vecteurs viraux, ouvrant potentiellement de nouvelles voies pour des thérapies géniques efficaces et faisant progresser notre compréhension de la biologie virale. De plus, garantir la haute qualité des vecteurs AAV utilisés en clinique pourrait permettre de réduire les doses administrées aux patients, minimisant ainsi les effets secondaires.