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Development of Biomaterial-based Delivery Systems for Ischemic Conditions - An Integrated Pan-European Approach

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Des patchs et des hydrogels à base d'ELR pour traiter les maladies ischémiques

On ne dispose pas aujourd'hui d'un système efficace d'administration de médicament pour les maladies ischémiques, ce qui pénalise fortement les performances thérapeutiques. C'est pour cela que le projet ANGIOMATTRAIN (Development of Biomaterial-based Delivery Systems for Ischaemic Conditions – An Integrated Pan-European Approach) a mis au point un patch et un gel à base d'ELR (Elastin-like recombinamer), qui ont été associés à un nouveau dispositif médical pour les administrer vers la cible clinique. L'objectif de cette nouvelle technologie est de réduire les durées d'hospitalisation et les temps de récupération des patients.

Santé

Au cours des dernières années, les hydrogels injectables ont suscité un grand intérêt. Ils sont moins invasifs que les thérapies pharmaceutiques actuellement utilisées pour les maladies ischémiques et peuvent être utilisés pour transporter des biomolécules capables de se lier à des molécules spécifiques dans les cellules. En partant des caractéristiques biomécaniques optimales des ELR, le professeur Abhay Pandit de l'Université nationale d'Irlande à Galway et son équipe ont mis au point un patch pour traiter l'infarctus du myocarde et un gel destiné à traiter l'ischémie chronique des membres. «Les ELR constituent un matériau attractif car ils s'auto-assemblent à la température du corps, pour former un hydrogel. Ils reproduisent également les propriétés d'élasticité des tissus naturels et fournissent un environnement favorable pour la migration endothéliale et l'assemblage vasculaire», déclare-t-il. Le patch ELR mis au point par le projet a été testé dans un modèle préclinique d'infarctus du myocarde. Les résultats histologiques ont montré une réduction de la zone fibrotique et une augmentation de la fraction du volume musculaire. Le gel ELR a, quant à lui, d'abord été testé dans un modèle préclinique de l'ischémie des membres postérieurs. Ces essais ont abouti à un profil Raman des tissus ischémiques des membres postérieurs traités avec le gel, qui s'est avéré similaire à celui des tissus sains. Ce résultat suggère que le gel pourrait provoquer un remodelage des composants de la matrice extracellulaire. L'équipe a ensuite évalué la capacité du gel à délivrer des facteurs angiogéniques pour traiter l'ischémie. «Une stratégie a consisté à incorporer au gel ELR un gradient de concentration de la protéine pro-angiogénique du facteur de croissance de l'endothélium vasculaire (VEGF, pour Vascular Endothelial Grow Factor). Le VEGF greffé a montré qu'il conservait sa bioactivité et des tests in vitro réalisés avec des cellules endothéliales ont montré une localisation cellulaire préférentielle sur l'extrémité à concentration élevée des structures contenant le gradient de VEGF», explique le professeur Pandit. «Une deuxième stratégie a consisté à utiliser le gel ELR pour délivrer un vecteur plasmidique unique qui codait les gènes pour une combinaison de facteurs pro-angiogéniques (VEGF et PDGF-BB). Ce gel activé génétiquement a été testé dans un modèle clinique de l'ischémie des membres postérieurs. Les résultats suggèrent que l'injection du gel entraînait une augmentation modérée mais prometteuse de l'irrigation sanguine après l'ischémie.» Directement dans le cœur des patients L'hydrogel ELR ayant prouvé son efficacité, l'équipe a été chargée de le délivrer aux régions lésées du cœur du patient. Elle a développé un système d'administration composé de deux éléments principaux: un élément de réservoir/mélange (contenant les polymères d'ELR), et un système de cathéter pour injecter l'hydrogel dans la zone lésée par l'infarctus. «La configuration globale du cathéter, de sa poignée et de son mécanisme est ergonomique et simple d'utilisation pour les chirurgiens travaillant en salle d'opération», souligne le professeur Pandit. L'équipe espère poursuivre ses recherches dans le cadre d'un deuxième projet financé par l'UE. En attendant, elle a l'intention d'exploiter tous les débouchés commerciaux que pourraient ouvrir les résultats d'AngioMatTrain. Les démarches préliminaires ont été effectuées afin de déposer des brevets pour les technologies développées, et un formulaire de divulgation d'invention est en cours de rédaction pour l'application clinique du patch ELR afin de traiter l'infarctus du myocarde. Un autre formulaire de ce type a déjà été rempli pour la mise au point de microsphères à ajouter à l'hydrogel ELR conçu par le projet, afin de réduire l'apoptose médiée par H2O des cellules soumises à un stress oxydatif. «Le développement de dispositifs moins invasifs va non seulement se traduire par des durées d'hospitalisation et des délais de rétablissement plus courts, mais également par une réduction des coûts», conclut le professeur Pandit.

Mots‑clés

AngioMatTrain, ELR, hydrogel, ischémie, maladie ischémique, infarctus du myocarde

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