Laboratoire de nanomédecine
Au Centre d’évaluation des produits biologiques, les recherches sur les nanoparticules et sur les nanomédicaments fournissent des connaissances et des outils nouveaux pour évaluer les médicaments créés à partir de la nanotechnologie.
- Pourquoi étudions-nous la nanotechnologie et les produits de la nanotechnologie?
- Concepts relatifs aux nanomédicaments et aux systèmes de libération de médicaments nanométriques
- Comment étudions-nous les nanomédicaments?
- Point saillant de la recherche 1 : Étude d’une méthode de production de nanoparticules de protéine
- Point saillant de la recherche 2 : Études de l’interaction des lixiviats et des contaminants nanométriques avec les adjuvantes de vaccin
Pourquoi étudions-nous la nanotechnologie et les produits de la nanotechnologie?
La nanotechnologie consiste à modifier la matière de façon à produire des particules d’une taille généralement inférieure à 100 nm. Les nanoparticules ainsi produites, en raison de leur petite taille, peuvent présenter des propriétés physiques ou chimiques différentes ou manifester des comportements biologiques modifiés.
L’une des possibilités les plus prometteuses qu’offre l’application de la nanotechnologie touche le domaine médical. Les nanoparticules sont actuellement utilisées, ou sont sur le point de l’être, en raison de leur efficacité en imagerie médicale, pour les vaccins et pour la libération de médicaments. En raison du temps nécessaire à l’élaboration de bon nombre de nanomédicaments, les brevets d’un certain nombre de systèmes de libération sont échus, ou le seront sous peu. C’est pourquoi la création de nanomédicaments génériques soulève de plus en plus d’intérêt et l’on ne sait pas si les méthodes physicochimiques actuelles suffiront à établir l’interchangeabilité de nanomédicaments entre deux fabricants.
La mise au point et l’adaptation de la méthodologie d’évaluation des nanomédicaments de même que la compréhension de la façon dont les changements aux processus de fabrication et aux matériaux de départ influencent les propriétés physiques des nanomédicaments constituent des priorités en matière de recherche pour Santé Canada.
Concepts relatifs aux nanomédicaments et aux systèmes de libération de médicaments nanométriques
Au Centre d’évaluation des produits biologiques, les scientifiques utilisent le terme « nanoparticules » pour désigner des particules qui ont une taille comprise entre 1 et 100 nanomètres. Les nanoparticules englobent une vaste gamme de types de particules. Certaines existent à l’état naturel, tandis que d’autres sont composées de matériaux synthétisés chimiquement. Leurs propriétés variables et uniques font des nanoparticules des systèmes de libération de médicaments très utiles.
Les nanomédicaments ont le potentiel d’offrir de nombreux avantages par rapport aux systèmes de libération traditionnels. Voici certains de ces avantages :
- Réduire la toxicité ou les réactions indésirables en diminuant l’exposition des tissus sensibles
- Améliorer l’efficacité
- en ciblant le ou les foyers de la maladie
- en améliorant la durée de circulation
- en maîtrisant la libération du médicament
- en améliorant la stabilité des agents actifs
- en libérant des composés peu solubles
- Permettre l’activité thérapeutique d’agents inactifs jusque-là
- Offrir d’autres voies d’administration des médicaments et améliorer l’observance thérapeutique
Le Laboratoire de nanomédicament s’intéresse surtout aux liposomes et aux nanoparticules protéiques :
Les nanoparticules lipides sont également appelées liposomes. Ces vésicules artificielles se composent d’une ou de plusieurs bicouches de lipides entourant un noyau aqueux. Les nanoparticules lipides représentent l’un des systèmes de libération de médicaments les plus largement utilisés, parce qu’elles peuvent encapsuler des médicaments hydrophobes ou hydrophiles, affichent une biocompatibilité et peuvent être modifiées sur le plan fonctionnel à leur surface.
Les systèmes de libération à base de protéines sont au centre des études les plus récentes. Ils utilisent l’albumine comme système de libération d’autres protéines ou de médicaments à petites molécules. Ces systèmes de libération à base d’albumine ont affiché des profils pharmacocinétiques supérieurs, et il est apparu que l’agent actif sur le plan thérapeutique s’accumulait dans la tumeur. Certains systèmes de libération à base d’albumine en sont au stade final des études cliniques et ont reçu l’approbation pour un usage clinique.
Comment étudions-nous les nanomédicaments?
À l’aide d’une vaste gamme d’équipement scientifique très spécialisé, le Centre d’évaluation des produits biologiques étudie des techniques pour mieux caractériser et comprendre les propriétés des nanomédicaments. Cet équipement spécialisé comprend des appareils pour mesurer la grosseur des nanoparticules à l’aide d’une analyse de suivi d’un grain isolé, pour caractériser l’interaction protéine/nanomédicament avec divers types de calorimétrie et de déterminer les changements à la structure de la protéine attribuables à l’interaction avec les nanoparticules au moyen de la spectropolarimétrie de dichroïsme circulaire. Les renseignements recueillis dans le cadre de ces recherches constitueront une expérience pertinente sur le plan scientifique, permettront de donner des conseils et d’acquérir une expertise dans ce domaine crucial et en croissance rapide, et ce, à la fois pour le Centre et pour alimenter le processus décisionnel en matière de réglementation à Santé Canada.
Les scientifiques se penchent actuellement sur plusieurs systèmes différents de libération de médicaments par nanoparticules, dont des systèmes de libération s’appuyant sur des nanoparticules de lipide ou de protéine. Ces recherches sur les nanomédicaments permettent d’acquérir de précieuses connaissances pour :
- Évaluer à la fois les nanomédicaments à base de lipides et de protéines, à la lumière de la réglementation actuelle;
- Élaborer des techniques ou adapter les techniques actuelles pour caractériser les systèmes de libération de médicaments reposant sur les nanoparticules;
- Examiner les effets de l’association des nanoparticules avec les adjuvants de vaccin;
- Établir les changements possibles des attributs essentiels des nanomédicaments découlant des modifications des matériaux de départ et des méthodes de production.
Point saillant de la recherche 1 : Étude d’une méthode de production de nanoparticules de protéine
En raison des préoccupations à l’égard de la contamination par des pathogènes et de la variabilité de la sérum-albumine humaine (SAH), nous avons étudié la fabrication de nanoparticules d’albumine au moyen de sérum-albumine humaine recombinante (SAHr) exprimée dans le riz asiatique (Oryza sativa). Avec la formulation de nanoparticules avec la SAHr exprimée dans le riz, nous avons relevé que la présence d’acides gras liés augmentait le diamètre des nanoparticules, la polydispersité et fait intéressant, l’efficacité de charge des médicaments. Ces études visaient de petites quantités de nanoparticules, mais il reste à déterminer comment la présence de ligands contaminants liés à des protéines ou de composés thérapeutiques influence les propriétés physiques des nanoparticules de protéine en plus grandes quantités de fabrication (à grande échelle).
Le laboratoire de nanomédicaments effectue actuellement des recherches afin d’arriver à bien comprendre comment les protocoles à grande échelle influencent les propriétés physiques des nanoparticules de protéine. Les données obtenues fourniront un meilleur aperçu aux chercheurs en nanoparticules et à l’ensemble de la communauté de nanomédicaments; plus précisément, elles décriront les effets des ligands liés et de la production à grande échelle et l’incidence de la méthode de chargement des médicaments sur les propriétés physiques des nanoparticules. Les renseignements pourraient aussi mieux expliquer les écarts quant à la taille des nanoparticules observés entre diverses études, bien que toutes semblent utiliser des protocoles de fabrication apparemment identiques ou similaires. Pour ce faire, les chercheurs :
- Étudient les méthodes de fabrication afin de déterminer leur pertinence pour la production de plus grandes quantités de nanoparticules;
- Déterminent comment les ligands de contamination ou les composés thérapeutiques influencent la production de plus grandes quantités de nanoparticules;
- Élaborent de nouvelles méthodes de production de plus grandes quantités de nanoparticules de protéine, notamment des dispositifs fluidiques micro/nano.
Point saillant de la recherche 2 : Études de l’interaction des lixiviats et des contaminants nanométriques avec les adjuvants de vaccin
Les lixiviats et les contaminants nano/micrométriques contenus dans les produits thérapeutiques, notamment les particules de silice et le Teflon® qui se détachent des contenants, les particules de cellulose provenant des filtres, ou les particules de métal (acier inoxydable ou titane) libérées par l’équipement de production et de remplissage ont été isolés et mis en cause dans la production de particules invisibles à l’œil nu qui sont susceptibles de causer des effets indésirables.
On en sait peu sur la façon dont ces matériaux interagissent avec les adjuvants de vaccin nanométriques (p. ex. liposomes, émulsions nanométriques de squalène) actuellement élaborés ou utilisés. Des travaux antérieurs ont démontré que des nanoparticules métalliques peuvent influencer les propriétés physiques des liposomes, notamment les nanoparticules tant d’or que d’argent qui augmentent la fluidité de la membrane des liposomes de dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC) au moment de leur incorporation dans la bicouche lipidique. Il a été prouvé que des changements à la fluidité de la membrane modifiaient l’adhérence aux protéines et les temps de circulation des liposomes.
Il est concevable que ces lixiviats et ces contaminants nanométriques, surtout ceux qui sont générés par la machinerie de production, puissent influencer les attributs essentiels tant des adjuvants nanométriques avant ou après la fabrication de particules que la liaison aux antigènes. L’effet de ces contaminants sur la taille des particules d’adjuvant semble susciter un intérêt particulier puisque de nombreuses études ont démontré que la taille jouait un rôle essentiel dans l’efficacité des adjuvants nanométriques.
Le laboratoire de nanomédecine s’affaire à déterminer comment les lixiviats et les contaminants nanométriques interagissent avec les adjuvants nanométriques utilisés dans les essais cliniques ou en cours d’élaboration en :
- Utilisant un certain nombre de techniques biophysiques pour déterminer comment les lixiviats et les contaminants nanométriques interagissent avec les adjuvants nanométriques;
- Évaluant si les adjuvants et les lixiviats et contaminants modifient un test d’activation des monocytes pour la détection des pyrogènes.
Pour de plus amples renseignements à propos du chercheur principal de ce laboratoire, veuillez consulter son profil dans le Répertoire des scientifiques et des professionnels.