Administration ciblée de médicaments - Targeted drug delivery
L'administration ciblée de médicaments , parfois appelée administration intelligente de médicaments , est une méthode d'administration d'un médicament à un patient d'une manière qui augmente la concentration du médicament dans certaines parties du corps par rapport à d'autres. Ce moyen d'administration est largement fondé sur la nanomédecine, qui prévoit d'employer l' administration de médicaments à médiation par des nanoparticules afin de lutter contre les inconvénients de l'administration de médicaments conventionnelle. Ces nanoparticules seraient chargées de médicaments et ciblées sur des parties spécifiques du corps où se trouvent uniquement des tissus malades, évitant ainsi une interaction avec des tissus sains. L'objectif d'un système d' administration de médicament ciblé est de prolonger, de localiser, de cibler et d'avoir une interaction médicamenteuse protégée avec le tissu malade. Le système d'administration de médicament conventionnel est l'absorption du médicament à travers une membrane biologique , tandis que le système de libération ciblée libère le médicament sous une forme posologique. Les avantages du système de libération ciblée sont la réduction de la fréquence des doses prises par le patient, ayant un effet plus uniforme du médicament, la réduction des effets secondaires du médicament et la fluctuation réduite des taux de médicament en circulation. L'inconvénient du système est son coût élevé, ce qui rend la productivité plus difficile et la capacité réduite d'ajuster les dosages.
Des systèmes d'administration de médicaments ciblés ont été développés pour optimiser les techniques de régénération. Le système est basé sur un procédé qui délivre une certaine quantité d'un agent thérapeutique pendant une période de temps prolongée à une zone malade ciblée dans le corps. Cela aide à maintenir les niveaux de médicament plasmatique et tissulaire requis dans le corps, empêchant ainsi tout dommage aux tissus sains via le médicament. Le système d'administration de médicaments est hautement intégré et nécessite que diverses disciplines, telles que des chimistes, des biologistes et des ingénieurs, unissent leurs forces pour optimiser ce système.
Fond
Dans les systèmes d' administration de médicaments traditionnels tels que l'ingestion orale ou l'injection intravasculaire, le médicament est distribué dans tout le corps par la circulation sanguine systémique . Pour la plupart des agents thérapeutiques, seule une petite partie du médicament atteint l'organe à affecter, comme en chimiothérapie où environ 99 % des médicaments administrés n'atteignent pas le site tumoral. L'administration ciblée de médicaments cherche 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 en inhibant la distribution non spécifique dans le foie et la rate, un système peut atteindre le site d'action prévu à des concentrations plus élevées. On pense que l'administration ciblée améliore 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 du médicament, les effets secondaires des médicaments, la voie empruntée pour l'administration du médicament, le site ciblé et la maladie.
Les développements croissants vers de nouveaux traitements nécessitent un microenvironnement contrôlé qui n'est réalisé que par la mise en œuvre d'agents thérapeutiques dont les effets secondaires peuvent être évités grâce à une administration ciblée de médicaments. Les progrès dans le domaine de l'administration ciblée de médicaments au tissu cardiaque feront partie intégrante de la régénération du tissu cardiaque.
Il existe deux types d'administration ciblée de médicaments : l'administration ciblée de médicaments active, telle que certains médicaments à base d' anticorps , et l'administration ciblée passive de médicaments, telle que l' effet de perméabilité et de rétention améliorés ( effet EPR).
Méthodes de ciblage
Cette capacité des nanoparticules à se concentrer dans des zones de tissus uniquement malades est obtenue par l'un ou les deux moyens de ciblage : passif ou actif.
Ciblage passif
Dans le ciblage passif, le succès du médicament est directement lié au temps de circulation. Ceci est réalisé en masquant la nanoparticule avec une sorte de revêtement. Plusieurs substances peuvent y parvenir, l'une d'entre elles étant le polyéthylène glycol (PEG). En ajoutant du PEG à la surface de la nanoparticule, celle-ci est rendue hydrophile, permettant ainsi aux molécules d'eau de se lier aux molécules d'oxygène sur le PEG via une liaison hydrogène. Le résultat de cette liaison est un film d'hydratation autour de la nanoparticule qui rend la substance antiphagocytaire. Les particules obtiennent cette propriété en raison des interactions hydrophobes naturelles du système réticulo - endothélial (RES) , ainsi la nanoparticule chargée de médicament est capable de rester en circulation plus longtemps. Pour fonctionner en conjonction avec ce mécanisme de ciblage passif, il a été découvert que des nanoparticules d'une taille comprise entre 10 et 100 nanomètres circulent de manière systémique pendant de plus longues périodes.
Ciblage actif
Le ciblage actif des nanoparticules chargées de médicament améliore les effets du ciblage passif pour rendre la nanoparticule plus spécifique à un site cible. Le ciblage actif peut être réalisé de plusieurs manières. Une façon de cibler activement uniquement les tissus malades dans le corps est de connaître la nature d'un récepteur sur la cellule pour laquelle le médicament sera ciblé. Les chercheurs peuvent ensuite utiliser des ligands spécifiques à la cellule qui permettront à la nanoparticule de se lier spécifiquement à la cellule qui possède le récepteur complémentaire. Cette forme de ciblage actif s'est avérée efficace lors de l'utilisation de la transferrine comme ligand spécifique de la cellule. La transferrine a été conjuguée à la nanoparticule pour cibler les cellules tumorales qui possèdent des mécanismes d'endocytose médiée par les récepteurs de la transferrine sur leur membrane. Ce moyen de ciblage s'est avéré augmenter l'absorption, par opposition aux nanoparticules non conjuguées.
Le ciblage actif peut également être obtenu en utilisant des magnétoliposomes, qui servent généralement d'agent de contraste en imagerie par résonance magnétique. Ainsi, en greffant ces liposomes avec un médicament souhaité à délivrer dans une région du corps, le positionnement magnétique pourrait faciliter ce processus.
De plus, une nanoparticule pourrait posséder la capacité d'être activée par un déclencheur spécifique au site cible, comme l'utilisation de matériaux sensibles au pH. La majeure partie du corps a un pH neutre et constant. Cependant, certaines zones du corps sont naturellement plus acides que d'autres et, par conséquent, les nanoparticules peuvent tirer parti de cette capacité en libérant le médicament lorsqu'il atteint un pH spécifique. Un autre mécanisme de déclenchement spécifique est basé sur le potentiel redox. L'un des effets secondaires des tumeurs est l' hypoxie , qui modifie le potentiel redox à proximité de la tumeur. En modifiant le potentiel redox qui déclenche la libération de la charge utile, les vésicules peuvent être sélectives vis-à-vis de différents types de tumeurs.
En utilisant à la fois un ciblage passif et actif, une nanoparticule chargée de médicament a un avantage accru par rapport à un médicament conventionnel. Il est capable de circuler dans tout le corps pendant une période prolongée jusqu'à ce qu'il soit attiré avec succès vers sa cible grâce à l'utilisation de ligands spécifiques aux cellules, de positionnement magnétique ou de matériaux sensibles au pH. En raison de ces avantages, les effets secondaires des médicaments conventionnels seront largement réduits du fait que les nanoparticules chargées de médicaments n'affectent que les tissus malades. Cependant, un domaine émergent connu sous le nom de nanotoxicologie craint que les nanoparticules elles-mêmes puissent constituer une menace pour l'environnement et la santé humaine avec leurs propres effets secondaires. Un ciblage actif peut également être obtenu grâce à un système de ciblage de médicaments à base de peptides.
Véhicules de livraison
Il existe différents types de véhicules d'administration de médicaments, tels que les micelles polymères, les liposomes, les supports de médicaments à base de lipoprotéines, les supports de médicaments à nanoparticules, les dendrimères, etc. Un véhicule d'administration de médicaments idéal doit être non toxique, biocompatible, non immunogène, biodégradable. , et doit éviter la reconnaissance par les mécanismes de défense de l'hôte [3] .
Liposomes
Le véhicule le plus couramment utilisé actuellement pour l'administration ciblée de médicaments est le liposome . Les liposomes sont non toxiques, non hémolytiques et non immunogènes même lors d'injections répétées ; ils sont biocompatibles et biodégradables et peuvent être conçus pour éviter dégagement des mécanismes (système réticulo - endothélial (RES), la clairance rénale, l' inactivation chimique ou enzymatique, etc.) sur la base des lipides, un ligand revêtues nanocarriers peuvent stocker leur charge utile dans la coque hydrophobe ou hydrophile intérieur en fonction de la nature du médicament/agent de contraste transporté.
Le seul problème à l'utilisation des liposomes in vivo est leur absorption et leur clairance immédiates par le système RES et leur stabilité relativement faible in vitro. Pour lutter contre cela, du polyéthylène glycol (PEG) peut être ajouté à la surface des liposomes. L'augmentation du pourcentage molaire de PEG à la surface des liposomes de 4 à 10 % a augmenté de manière significative le temps de circulation in vivo de 200 à 1000 minutes.
La PEGylation du nanosupport liposomique allonge la demi-vie de la construction tout en maintenant le mécanisme de ciblage passif qui est généralement conféré aux nanosupports à base de lipides. Lorsqu'elle est utilisée comme système de délivrance, la capacité à induire une instabilité dans la construction est couramment exploitée, permettant la libération sélective de l'agent thérapeutique encapsulé à proximité immédiate du tissu/cellule cible in vivo . Ce système de nanotransporteurs est couramment utilisé dans les traitements anticancéreux, car l'acidité de la masse tumorale causée par une dépendance excessive à la glycolyse déclenche la libération du médicament.
Micelles et dendrimères
Un autre type de véhicule d'administration de médicament utilisé est celui des micelles polymères . Ils sont préparés à partir de certains amphiphiles copolymères constitués de deux unités de monomères hydrophiles et hydrophobes. Ils peuvent être utilisés pour transporter des médicaments peu solubles. Cette méthode offre peu en termes de contrôle de taille ou de malléabilité fonctionnelle. Des techniques qui utilisent des polymères réactifs avec un additif hydrophobe pour produire une micelle plus grande qui créent une gamme de tailles ont été développées.
Les dendrimères sont également des véhicules d'administration à base de polymères. Ils ont un noyau qui se ramifie à intervalles réguliers pour former un nanosupport petit, sphérique et très dense.
Particules biodégradables
Les particules biodégradables ont la capacité de cibler les tissus malades et de fournir leur charge utile en tant que thérapie à libération contrôlée . Des particules biodégradables portant des ligands de la P-sélectine , de la sélectine endothéliale ( E-sélectine ) et de l' ICAM-1 se sont avérées adhérer à l' endothélium enflammé . Par conséquent, l'utilisation de particules biodégradables peut également être utilisée pour le tissu cardiaque.
Nanostructures d'ADN artificiel
Le succès de la nanotechnologie de l' ADN dans la construction de nanostructures conçues artificiellement à partir d' acides nucléiques tels que l' ADN , combiné à la démonstration de systèmes pour le calcul de l' ADN , a conduit à la spéculation que les nanodispositifs d' acides nucléiques artificiels peuvent être utilisés pour cibler l'administration de médicaments sur la base de la détection directe de son environnement . . Ces méthodes utilisent l'ADN uniquement en tant que matériau structurel et produit chimique, et n'utilisent pas son rôle biologique en tant que porteur d'informations génétiques. Des circuits logiques d'acide nucléique qui pourraient potentiellement être utilisés comme noyau d'un système qui libère un médicament uniquement en réponse à un stimulus tel qu'un ARNm spécifique ont été démontrés. De plus, une "boîte" d'ADN avec un couvercle contrôlable a été synthétisée en utilisant la méthode de l' origami ADN . Cette structure pourrait encapsuler un médicament dans son état fermé et s'ouvrir pour ne le libérer qu'en réponse à un stimulus souhaité.
Applications
L'administration ciblée de médicaments peut être utilisée pour traiter de nombreuses maladies, telles que les maladies cardiovasculaires et le diabète . Cependant, l'application la plus importante de l'administration ciblée de médicaments est le traitement des tumeurs cancéreuses . Ce faisant, la méthode passive de ciblage des tumeurs tire parti de l'effet de perméabilité et de rétention améliorées (EPR) . Il s'agit d'une situation spécifique aux tumeurs qui résulte de la formation rapide de vaisseaux sanguins et d'un mauvais drainage lymphatique. Lorsque les vaisseaux sanguins se forment si rapidement, il en résulte de grandes fenêtres d'une taille de 100 à 600 nanomètres, ce qui permet une meilleure entrée des nanoparticules. De plus, le mauvais drainage lymphatique signifie que le grand afflux de nanoparticules part rarement, ainsi, la tumeur retient plus de nanoparticules pour un traitement réussi.
L'American Heart Association classe les maladies cardiovasculaires comme la première cause de décès aux États-Unis. Chaque année, 1,5 million d'infarctus du myocarde (IM), également appelés crises cardiaques, surviennent aux États-Unis, dont 500 000 entraînant la mort. Les coûts liés aux crises cardiaques dépassent 60 milliards de dollars par an. Par conséquent, il est nécessaire de proposer un système de récupération optimal. La clé pour résoudre ce problème réside dans l'utilisation efficace de médicaments pharmaceutiques qui peuvent être ciblés directement sur le tissu malade. Cette technique peut aider à développer de nombreuses autres techniques régénératives pour guérir diverses maladies. Le développement d'un certain nombre de stratégies régénératives ces dernières années pour guérir les maladies cardiaques représente un changement de paradigme par rapport aux approches conventionnelles qui visent à gérer les maladies cardiaques.
La thérapie par cellules souches peut être utilisée pour aider à régénérer le tissu du myocarde et à rétablir la fonction contractile du cœur en créant/en soutenant un microenvironnement avant l'IM. Les développements dans l'administration ciblée de médicaments aux tumeurs ont jeté les bases du domaine en plein essor de l'administration ciblée de médicaments aux tissus cardiaques. Des développements récents ont montré qu'il existe différentes surfaces endothéliales dans les tumeurs, ce qui a conduit au concept d' administration ciblée de médicaments aux tumeurs médiée par une molécule d' adhésion cellulaire endothéliale .
Les liposomes peuvent être utilisés pour l'administration de médicaments pour le traitement de la tuberculose . Le traitement traditionnel de la tuberculose est la chimiothérapie peau-à-cœur qui n'est pas trop efficace, ce qui peut être dû à l'échec de la chimiothérapie à faire une concentration suffisamment élevée au site de l'infection. Le système d'administration de liposomes permet une meilleure pénétration des microphages et une meilleure concentration au niveau du site d'infection. L'administration des médicaments fonctionne par voie intraveineuse et par inhalation. La prise orale n'est pas conseillée car les liposomes se décomposent dans le système gastro-intestinal.
L'impression 3D est également utilisée par les médecins pour étudier comment cibler les tumeurs cancéreuses de manière plus efficace. En imprimant une forme 3D en plastique de la tumeur et en la remplissant avec les médicaments utilisés dans le traitement, l'écoulement du liquide peut être observé, ce qui permet de modifier les doses et de cibler l'emplacement des médicaments.
Voir également
- Thérapie ciblée
- Nanomédecine
- Conjugué anticorps-médicament
- Conception de médicaments rétrométaboliques
- Délivrance magnétique de médicaments
Les références
Lectures complémentaires
- Schroeder, Avi ; Honen, Reuma ; Turjeman, Keren ; Gabizon, Alberto; Kost, Joseph; Barenholz, Yechezkel (2009). « Libération déclenchée par ultrasons de cisplatine à partir de liposomes dans les tumeurs murines ». Journal de la libération contrôlée . 137 (1) : 63-8. doi : 10.1016/j.jconrel.2009.03.007 . PMID 19303426 .
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