Les thérapies géniques ont le potentiel de traiter des troubles neurologiques comme les maladies d’Alzheimer et de Parkinson, mais elles se heurtent à une barrière commune : la barrière hémato-encéphalique. Maintenant, des chercheurs de l’Université du Wisconsin-Madison ont développé un moyen de déplacer les thérapies à travers la membrane protectrice du cerveau pour fournir une thérapie à l’échelle du cerveau avec une gamme de médicaments et de traitements biologiques.
« Il n’existe pas encore de remède pour de nombreux troubles cérébraux dévastateurs », déclare Shaoqin « Sarah » Gong, professeur d’ophtalmologie et de sciences visuelles et d’ingénierie biomédicale à l’UW-Madison et chercheur au Wisconsin Institute for Discovery. « Des stratégies innovantes de livraison ciblées sur le cerveau peuvent changer cela en permettant une livraison non invasive, sûre et efficace des éditeurs de génome CRISPR qui pourraient, à leur tour, conduire à des thérapies d’édition du génome pour ces maladies. »
CRISPR est une boîte à outils moléculaire pour l’édition de gènes (par exemple, pour corriger les mutations qui peuvent causer des maladies), mais la boîte à outils n’est utile que si elle peut passer par la sécurité sur le chantier. La barrière hémato-encéphalique est une membrane qui contrôle sélectivement l’accès au cerveau, éliminant les toxines et les agents pathogènes qui peuvent être présents dans la circulation sanguine. Malheureusement, la barrière empêche certains traitements bénéfiques, comme certains vaccins et packages de thérapie génique, d’atteindre leurs cibles car ils les associent à des envahisseurs hostiles.
L’injection de traitements directement dans le cerveau est un moyen de contourner la barrière hémato-encéphalique, mais il s’agit d’une procédure invasive qui ne donne accès qu’aux tissus cérébraux avoisinants.
« La promesse de la thérapie génique cérébrale et de la thérapie d’édition du génome repose sur la livraison sûre et efficace d’acides nucléiques et d’éditeurs de génome à l’ensemble du cerveau », a déclaré Gong.
Dans une étude récemment publiée dans la revue Matériaux avancésGong et les membres de son laboratoire, dont le chercheur postdoctoral et premier auteur de l’étude Yuyuan Wang, décrivent une nouvelle famille de capsules à l’échelle nanométrique en silice qui peuvent transporter des outils d’édition du génome dans de nombreux organes du corps, puis se dissoudre sans danger.
En modifiant les surfaces des nanocapsules de silice avec du glucose et un fragment d’acide aminé dérivé du virus de la rage, les chercheurs ont découvert que les nanocapsules pouvaient traverser efficacement la barrière hémato-encéphalique pour réaliser une édition génétique à l’échelle du cerveau chez la souris. Dans leur étude, les chercheurs ont démontré la capacité de la cargaison CRISPR de la nanocapsule de silice à éditer avec succès des gènes dans le cerveau de souris, comme celui lié à la maladie d’Alzheimer appelé gène de la protéine précurseur amyloïde.
Parce que les nanocapsules peuvent être administrées de manière répétée et intraveineuse, elles peuvent atteindre une efficacité thérapeutique plus élevée sans risquer des méthodes plus localisées et invasives.
Les chercheurs prévoient d’optimiser davantage les capacités de ciblage cérébral des nanocapsules de silice et d’évaluer leur utilité pour le traitement de divers troubles cérébraux. Cette technologie unique est également à l’étude pour l’administration de produits biologiques aux yeux, au foie et aux poumons, ce qui peut conduire à de nouvelles thérapies géniques pour d’autres types de troubles.
Plus d’information:
Yuyuan Wang et al, Surmonter la barrière hémato-encéphalique pour la thérapie génique via l’administration systémique de nanocapsules de silice sensibles au GSH, Matériaux avancés (2022). DOI : 10.1002/adma.202208018