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Targeted drug delivery

La dĂ©livrance de mĂ©dicament ciblĂ©e, parfois appelĂ©e administration de mĂ©dicaments « intelligents Â»[1], est un procĂ©dĂ© d'administration de mĂ©dicament qui vise Ă  augmenter la concentration du mĂ©dicament dans certaines parties du corps par rapport aux autres. L'objectif de cette administration est de prolonger, localiser, cibler et avoir une interaction protĂ©gĂ©e entre le mĂ©dicament et le tissu malade. Le système conventionnel de dĂ©livrance de mĂ©dicament est l'absorption du mĂ©dicament Ă  travers une membrane biologique, alors que le système de libĂ©ration ciblĂ©e libère le mĂ©dicament sous une forme de dosage unitaire. Les avantages du système de libĂ©ration ciblĂ©e sont la rĂ©duction de la frĂ©quence des doses prises par le patient, prĂ©sentant un effet plus uniforme du mĂ©dicament, la rĂ©duction des effets secondaires, et la fluctuation rĂ©duite des taux de mĂ©dicaments circulants. L'inconvĂ©nient de ce système est le coĂ»t Ă©levĂ©, ce qui rend plus difficile la productivitĂ©, et la rĂ©duction de la capacitĂ© d'ajuster les dosages.

Les systèmes de délivrance de médicaments ciblés ont été mis au point pour optimiser les techniques de régénération. Le système est basé sur un procédé qui offre une certaine quantité d'un agent thérapeutique pour une période de temps prolongée à une région malade cible dans le corps. Cela aide à maintenir les niveaux plasmatiques et tissulaires des médicaments nécessaires dans le corps, ce qui empêche tout endommagement du tissu sain par l'intermédiaire du médicament. Le système de délivrance de médicaments est hautement intégré et nécessite l'intervention d'experts de diverses disciplines, comme les chimistes, biologistes et ingénieurs, qui doivent unir leurs forces pour optimiser ce système[2]

Contexte

Dans les administrations traditionnelles de médicaments tels que les systèmes d'ingestion ou injection intravasculaire, le médicament est distribué dans tout le corps par le système de circulation sanguine. Pour la plupart des agents thérapeutiques, seule une petite portion du médicament atteint l'organe affecté. La délivrance de médicament ciblée vise à concentrer le médicament dans les tissus d'intérêt, tout en réduisant la concentration relative du médicament dans les tissus restants. Par exemple, en évitant les mécanismes de défense de l'hôte et l'inhibition de la distribution non spécifique dans le foie et la rate[3], un système peut atteindre le site d'action dans des concentrations plus élevées. L'administration ciblée est censé améliorer l'efficacité tout en réduisant les effets secondaires.

Lors de la mise en œuvre d'un système de libération ciblée, les critères de conception suivants pour le système doivent être pris en compte : les propriétés des médicaments, les effets secondaires des médicaments, l'itinéraire emprunté pour la délivrance du médicament, le site ciblé, et la maladie.

L'augmentation de développements de nouveaux traitements nécessite un micro-contrôle qui ne s'accomplit que par la mise en œuvre d'agents thérapeutiques dont effets supplémentaires peuvent être évités avec administration ciblée de médicaments. Les progrès dans le domaine de l'administration ciblée de médicaments pour le tissu cardiaque seront une partie intégrante de la régénération du tissu cardiaque[4].

Il existe deux types de livraison ciblée de médicaments : livraison active et ciblée de médicaments, comme certains anticorps, et la livraison ciblée passive de la drogue, comme la perméabilité accrue et effet de rétention (en) (EPR-effet).

VĂ©hicules de livraison

Il existe différents types de véhicules d'administration de médicaments, tels que les micelles polymères, des liposomes, des vecteurs de médicaments à base de lipoprotéines, des supports de médicaments nanoparticules, des dendrimères, etc. Un véhicule de délivrance de médicament idéal doit être non toxique, biocompatible, non immunogène, biodégradable[4], et doit éviter d'être remarqué par les défenses immunitaires de l'hôte.

Les liposomes

Les liposomes sont des structures composites à base de phospholipides et peuvent contenir de petites quantités d'autres molécules. Bien que les liposomes puissent varier en taille de basse gamme du micromètre à plusieurs dizaines de micromètres, les liposomes unilamellaires, comme décrit ici, sont typiquement dans la gamme de taille inférieure, avec divers ligands de ciblage fixés à leur surface, ce qui permet à leur surface la fixation et l'accumulation dans les zones pathologiques pour le traitement de la maladie[5].

Le véhicule le plus commun actuellement utilisé pour la livraison ciblée de médicaments est le liposome[6] Les liposomes sont non toxiques, non hémolytique, et non immunogènes, même à des injections répétées, ils sont biocompatibles et biodégradables et peuvent être conçus pour éviter la clairance (mécanismes du système réticulo-endothélial (RES), la clairance rénale, chimique ou inactivation enzymatique, etc)[7] - [8]. Les nanoparticules à base de lipides, couvertes de ligands, peuvent stocker leur charge utile dans l'enveloppe hydrophobe ou hydrophile à l'intérieur en fonction de la nature du médicament / agent de contraste utilisé[4].

Le seul problème Ă  l'utilisation de liposomes in vivo est leur adoption immĂ©diate et l'approbation par le système RES et leur relativement faible stabilitĂ© in vitro. Pour combattre cela, du polyĂ©thylène glycol (PEG) peut ĂŞtre ajoutĂ©e Ă  la surface des liposomes. L'augmentation du pourcentage en moles de PEG Ă  la surface des liposomes de 4-10% a augmentĂ© de manière significative le temps de circulation in vivo de 200 Ă  1 000 minutes[4].

Micelles et les dendrimères

Un autre type de véhicule de livraison de médicament utilisé est les polymères micelles. Ils sont préparés à partir de certains copolymères amphiphiles composés de deux unités monomères hydrophiles et hydrophobes[2]. Ils peuvent être utilisés pour transporter des médicaments ayant une faible solubilité. Cette méthode offre peu en termes de contrôle de la taille ou de malléabilité de la fonction. Des techniques qui utilisent des polymères réactifs avec un additif hydrophobe pour produire de plus grandes micelles, créant une gamme de tailles, ont été développées[9].

Les dendrimères sont également des véhicules de livraison à base de polymères. Ils ont un noyau qui se ramifie dans des intervalles réguliers pour former une nanoparticule petite, sphérique, et très dense[10]

Particules biodégradables

Les particules biodégradables ont la possibilité de cibler les tissus malades ainsi que de livrer leur charge utile en tant que traitement à libération contrôlée[11]. Des particules biodégradables portant les ligands sur la sélectine P, sélectine endothéliale (sélectine E) et ICAM-1 ont été trouvées pour adhérer à l'inflammation de l'endothélium[12] Par conséquent, les particules biodégradables peuvent être également utilisées pour le tissu cardiaque.

Structures ADN artificielles

Le succès de la nanotechnologie en ADN dans la construction et la conception de nanostructures à base d'acides nucléiques comme l'ADN, combiné avec la démonstration de systèmes d'ordinateurs à ADN, a conduit à la spéculation que les nanocomposants artificiels d'acides nucléiques pourraient être utilisés pour cibler l'administration de médicaments basée sur la détection directe de son environnement. Ces procédés font appel à de l'ADN uniquement en tant que matériau de structure et d'un produit chimique, et ne font pas usage de son rôle biologique de support de l'information génétique. Des circuits logiques d'acides nucléiques susceptibles d'être utilisées en tant que noyau d'un système qui libère un médicament uniquement en réponse à un stimulus spécifique, tel qu'un ARNm, ont été mis en évidence[13]. En outre, une «boîte» en ADN avec un couvercle contrôlable a été synthétisée en utilisant la méthode d'origami ADN. Cette structure pourrait encapsuler un médicament dans son état fermé, et l'ouvrir pour libérer seulement en réponse à un stimulus désiré[14].

Applications

L'administration ciblée de médicaments peut être utilisée pour traiter de nombreuses maladies, comme les maladies cardio-vasculaires et le diabète. Cependant, l'application la plus importante de cibler l'administration de médicaments est de traiter les tumeurs cancéreuses.

L'association American Heart Ă©value les maladies cardiovasculaires comme la première cause de dĂ©cès aux États-Unis. Chaque annĂ©e, 1,5 million d'infarctus du myocarde, aussi connus sous le nom de crises cardiaques, se produisent aux États-Unis, entraĂ®nant 500 000 morts. Les coĂ»ts liĂ©s Ă  des attaques cardiaques dĂ©passent les 60 milliards de dollars chaque annĂ©e. Par consĂ©quent, il est nĂ©cessaire d'arriver Ă  un système de rĂ©cupĂ©ration optimale. La clĂ© pour rĂ©soudre ce problème rĂ©side dans l'utilisation efficace des mĂ©dicaments pharmaceutiques qui peuvent ĂŞtre ciblĂ©s directement sur le tissu malade. Cette technique peut aider Ă  dĂ©velopper beaucoup plus la mĂ©decine rĂ©gĂ©nĂ©ratrice pour soigner diverses maladies. Le dĂ©veloppement d'un certain nombre de stratĂ©gies de rĂ©gĂ©nĂ©ration au cours des dernières annĂ©es pour guĂ©rir la maladie cardiaque reprĂ©sente un changement de paradigme des approches traditionnelles visant Ă  gĂ©rer une maladie cardiaque[4].

La thérapie par cellules souches peut être utilisée pour aider à régénérer le tissu du myocarde et par la même occasion la fonction contractile du cœur en créant / soutenant un microenvironnement avant l'infarctus. L'évolution de la délivrance ciblée de médicaments vers les tumeurs a fourni les bases pour le domaine en plein essor de la livraison ciblée de médicaments dans les tissus cardiaques[4]. Des développements récents ont montré qu'il existe différentes surfaces endothéliales dans des tumeurs, ce qui a conduit à la notion d'adhésion cellulaire endothéliale de molécules dans la délivrance de médicament aux tumeurs ciblées.

Voir aussi

Références
  1. R Muller et C Keck, « Challenges and solutions for the delivery of biotech drugs – a review of drug nanocrystal technology and lipid nanoparticles », Journal of Biotechnology, vol. 113, nos 1–3,‎ , p. 151–170 (PMID 15380654, DOI 10.1016/j.jbiotec.2004.06.007)
  2. W. Mark Saltzman et Vladimir P. Torchilin, « Drug delivery systems », AccessScience, McGraw-Hill Companies,
  3. N Bertrand et JC. Leroux, « The journey of a drug carrier in the body: an anatomo-physiological perspective », Journal of Controlled Release, vol. 161, no 2,‎ , p. 152–63 (PMID 22001607, DOI 10.1016/j.jconrel.2011.09.098, lire en ligne)
  4. Robert C Scott, Deborah Crabbe, Barbara Krynska, Ramin Ansari et Mohammad F Kiani, « Aiming for the heart: targeted delivery of drugs to diseased cardiac tissue », Expert Opinion on Drug Delivery, vol. 5, no 4,‎ , p. 459–70 (PMID 18426386, DOI 10.1517/17425247.5.4.459)
  5. Torchilin VP. (2006)Adv Drug Deliv Rev. 2006 Dec 1;58(14):1532-55
  6. M Cobleigh, VK Langmuir, GW Sledge, KD Miller, L Haney, WF Novotny, JD Reimann et A Vassel, « A phase I/II dose-escalation trial of bevacizumab in previously treated metastatic breast cancer », Seminars in Oncology, vol. 30, no 5 Suppl 16,‎ , p. 117–24 (PMID 14613032, DOI 10.1053/j.seminoncol.2003.08.013)
  7. A. Seidman, C Hudis, MK Pierri, S Shak, V Paton, M Ashby, M Murphy, SJ Stewart et D Keefe, « Cardiac Dysfunction in the Trastuzumab Clinical Trials Experience », Journal of Clinical Oncology, vol. 20, no 5,‎ , p. 1215–21 (PMID 11870163, DOI 10.1200/JCO.20.5.1215)
  8. Adam Brufsky, « Trastuzumab-Based Therapy for Patients With HER2-Positive Breast Cancer », American Journal of Clinical Oncology, vol. 33, no 2,‎ , p. 186–95 (PMID 19675448, DOI 10.1097/COC.0b013e318191bfb0)
  9. « Nanodelivery », sur license.umn.edu
  10. R. Pili, M. A. Rosenthal, P. N. Mainwaring, G. Van Hazel, S. Srinivas, R. Dreicer, S. Goel, J. Leach, S. Wong et P. Clingan, « Phase II Study on the Addition of ASA404 (Vadimezan; 5,6-Dimethylxanthenone-4-Acetic Acid) to Docetaxel in CRMPC », Clinical Cancer Research, vol. 16, no 10,‎ , p. 2906–14 (PMID 20460477, DOI 10.1158/1078-0432.CCR-09-3026)
  11. J. Homsi, G. R. Simon, C. R. Garrett, G. Springett, R. De Conti, A. A. Chiappori, P. N. Munster, M. K. Burton, S. Stromatt, C. Allievi, P. Angiuli, A. Eisenfeld, D. M. Sullivan et A. I. Daud, « Phase I Trial of Poly-L-Glutamate Camptothecin (CT-2106) Administered Weekly in Patients with Advanced Solid Malignancies », Clinical Cancer Research, vol. 13, no 19,‎ , p. 5855–61 (PMID 17908979, DOI 10.1158/1078-0432.CCR-06-2821)
  12. V. G. Vogel, JP Costantino, DL Wickerham, WM Cronin, RS Cecchini, JN Atkins, TB Bevers, L Fehrenbacher, ER Pajon Jr, 3rd Wade Jl, A Robidoux, R. G. Margolese, J James, S. M. Lippman, C. D. Runowicz, P. A. Ganz, S. E. Reis, W McCaskill-Stevens, L. G. Ford, V. C. Jordan et N Wolmark, National Surgical Adjuvant Breast Bowel Project (NSABP), « Effects of Tamoxifen vs Raloxifene on the Risk of Developing Invasive Breast Cancer and Other Disease Outcomes: The NSABP Study of Tamoxifen and Raloxifene (STAR) P-2 Trial », JAMA, vol. 295, no 23,‎ , p. 2727–41 (PMID 16754727, DOI 10.1001/jama.295.23.joc60074)
  13. M. Kahan, B. Gil, R. Adar et E. Shapiro, « Towards Molecular Computers that Operate in a Biological Environment », Physica D: Nonlinear Phenomena, vol. 237,‎ , p. 1165-1172 (DOI 10.1016/j.physd.2008.01.027)
  14. Ebbe S. Andersen, Mingdong Dong, Morten M. Nielsen, Kasper Jahn, Ramesh Subramani, Wael Mamdouh, Monika M. Golas, Bjoern Sander, Holger Stark, Cristiano L. P. Oliveira, Jan Skov Pedersen, Victoria Birkedal, Flemming Besenbacher, Kurt V. Gothelf et Jørgen Kjems, « Self-assembly of a nanoscale DNA box with a controllable lid », Nature, vol. 459, no 7243,‎ , p. 73–6 (PMID 19424153, DOI 10.1038/nature07971)

Bibliographie
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  • Robert C. Scott, Bin Wang, Ramakrishna Nallamothu, Christopher B. Pattillo, Georgina Perez-Liz, Andrew Issekutz, Luis Del Valle, George C. Wood et Mohammad F. Kiani, « Targeted delivery of antibody conjugated liposomal drug carriers to rat myocardial infarction », Biotechnology and Bioengineering, vol. 96, no 4,‎ , p. 795–802 (PMID 17051598, DOI 10.1002/bit.21233)
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  • Bin Wang, Jenna M Rosano, Rabe'e Cheheltani, Mohan P Achary et Mohammad F Kiani, « Towards a targeted multi-drug delivery approach to improve therapeutic efficacy in breast cancer », Expert Opinion on Drug Delivery, vol. 7, no 10,‎ , p. 1159–73 (PMID 20738211, DOI 10.1517/17425247.2010.513968)
  • Bin Wang, Robert C. Scott, Christopher B. Pattillo, Balabhaskar Prabhakarpandian, Shankar Sundaram et Mohammad F. Kiani, « Modeling Oxygenation and Selective Delivery of Drug Carriers Post-Myocardial Infarction », dans Kyung A. Kang, David K. Harrison, Duane F. Bruley, Oxygen Transport to Tissue XXIX, vol. 614, Springer, coll. « Advances in Experimental Medicine and Biology », (ISBN 978-0-387-74910-5, PMID 18290344, DOI 10.1007/978-0-387-74911-2_37), p. 333–343
  • YashRoy R.C. (1999) Targeted drug delivery.Proceedings ICAR Short Course on "Recent approaches on clinical pharmacokinetics and therapeutic monitoring of drugs in farm animals", Oct 25 to Nov 3, 1999, Div of Pharmacology and Toxicology, IVRI, Izatnagar (India), p. 129-136. https://www.researchgate.net/publication/233426779_Targeted_drug_delivery?ev=prf_pub

Liens externes
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