Connaissez-vous les nanoéponges cellulaires pour combattre l'infection ?

«Aspirez-la : utilisez des nanoéponges cellulaires pour combattre l'infection», source ASM.

Existe-t-il un moyen de nettoyer les toxines bactériennes ou les particules virales dans le corps avant qu'elles ne fassent des ravages sur les tissus hôtes ? Avec les nanoéponges cellulaires, oui.

Parfois appelées nanoparticules biomimétiques ou nanoparticules imitant les cellules, les nanoéponges consistent en une nanoparticule de polymère enveloppée dans des membranes dérivées de divers types de cellules, des globules rouges aux macrophages. Parce qu'elles conservent les récepteurs et les structures membranaires des cellules naturelles, les nanoéponges peuvent être utilisées comme leurres pour empêcher les agents pathogènes et leurs produits nocifs de se mêler de la réalité. Bien que les nanoéponges ne soient pas prêtes pour une utilisation clinique, la liste croissante des applications de la technologie - de la réduction des réponses immunitaires hyperactives à la navette de médicaments vers des tissus et des cellules spécifiques - a préparé le terrain pour transporter ces particules de la paillasse de laboratoire au chevet de l'hôpital.

Que sont les nanoéponges et comment sont-elles fabriquées ?

Les nanoéponges cellulaires sont des nanoparticules gainées de membranes cellulaires d'origine naturelle. Elles font partie du domaine en plein essor de la nanomédecine, l'utilisation de matériaux et de dispositifs à l'échelle moléculaire pour améliorer la santé et combattre les maladies. Les nanoparticules sont générées à partir de divers matériaux (par exemple, lipides, argent, or et polymères naturels ou synthétiques) et ont diverses applications biomédicales, notamment l'administration de médicaments et le marquage et l'imagerie cellulaires, entre autres.

Comment fabrique-t-on une nanoéponge ?

Essentiellement, les scientifiques commencent avec une cellule hôte humaine et «utilisent une combinaison de méthodologies physiques pour éliminer le contenu intracellulaire», a dit le Dr Liangfang Zhang, fondateur scientifique de Cellics Therapeutics (une société qui utilise la technologie des nanoparticules cellulaires pour traiter et prévenir les maladies) lors de l'ASM Microbe 2022. «Ensuite, nous collectons la membrane plasmique de la cellule et l'enduisons sur une surface de nanoparticules biodégradables et biocompatibles.»

Par exemple, pour générer des nanoéponges dérivées de globules rouges, les chercheurs lysent d'abord les cellules en les plaçant dans une solution hypotonique. Ces « globules rouges fantômes» (c'est-à-dire les membranes vides) sont ensuite brisés par sonication pour créer des vésicules membranaires. Des nanoparticules générées à partir de poly (acide lactique-co-glycolique ou PLGA), un polymère biodégradable approuvé pour une utilisation clinique par la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis, sont mélangées à la soupe de vésicules. Le but des particules de PLGA est de fournir un support structurel aux membranes cellulaires. En conséquence, le mélange vésicule-polymère est extrudé mécaniquement à travers une membrane poreuse, dont la force pousse les particules de PLGA dans les bulles de la membrane des globules rouges.

Zhang, qui a inventé la technologie des nano-éponges et a joué un rôle déterminant dans son développement, a souligné qu'une seule cellule naturelle peut être décomposée en milliers de vésicules. C'est intéressant du point de vue de la fabrication, car cela permet aux scientifiques de générer une somme considérable de nanoéponges à partir d'un nombre relativement restreint de cellules naturelles.

Pour cela, faut-il générer des nanoéponges à partir des propres cellules d'un individu pour qu'elles soient tolérées et efficaces ? Pas selon Zhang. Il a noté que, pour ses nanoéponges issues de globules rouges, Cellics utilise des globules rouges de type O qui sont compatibles avec une majorité de la population. La société développe également une lignée cellulaire maîtresse pour fabriquer des nanoéponges de macrophages dépourvues de molécules de surface, qui pourraient déclencher une réponse immunitaire, garantissant ainsi leur tolérance et leur large applicabilité au sein de la population.

Un avantage supplémentaire : les nanoéponges cellulaires peuvent être mises en suspension dans une solution ou lyophilisées (séchées) en poudre, ce qui les rend stables pour un stockage à long terme. De plus, chaque nanoéponge «n'a que 2 composants - la membrane cellulaire et un polymère biodégradable», a irZhang. « orsqu'il pénètre dans le corps [par injection], le polymère se dégrade en monomères et finit par se métaboliser en eau et en dioxyde de carbone, ne laissant rien de toxique dans le corps."

Comment les nanoéponges sont-elles utilisées ?

Les utilisations potentielles des nanoéponges ne sont limitées que par la diversité des récepteurs à la surface d'une cellule - et même cela peut changer avec un peu de génie génétique. Dans cet esprit, les scientifiques commencent à comprendre à quel point les nanoéponges peuvent être polyvalentes.

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