Les thérapies à base de protéines telles que les enzymes, les anticorps, les cytokines, les hormones et les facteurs de croissance se sont révélées très efficaces dans le traitement de plusieurs maladies1. Si nous améliorons notre compréhension de la façon de fournir ces agents thérapeutiques, nous pourrions faire progresser considérablement la biotechnologie pour l’application de ces substances en tant que médicaments/traitements médicaux1. L’efficacité des protéines thérapeutiques est limitée par leur biodistribution, leur coût et leurs effets hors cible. Plusieurs approches ont été tentées pour améliorer la pharmacocinétique et la pharmacodynamique des protéines thérapeutiques, notamment la pégylation, la glycosylation, la lipidation et la fusion d’autres protéines2. La « ciblabilité » est une autre préoccupation, car la plupart des protéines thérapeutiques actuelles ont plusieurs sites d’action, ce qui entraîne des effets hors cible. Plus précisément, le ciblage de ces médicaments sur les sites souhaités pourrait réduire la dose thérapeutique requise et réduire les effets secondaires2. Si l’on pouvait limiter l’administration du médicament au site d’action prévu, il serait possible d’améliorer radicalement le traitement tout en limitant les effets secondaires indésirables « hors cible » de ces médicaments.
À l’heure actuelle, plusieurs dispositifs médicaux contenant des produits thérapeutiques sont utilisés, tels que des endoprothèses à élution de médicament avec un revêtement antiprolifératif contenant du clopidogrel, de la vincristine et de la vinblastine pour aider à prévenir la resténose et la nécessité d’une revascularisation répétée après un cathétérisme cardiaque3. De plus, des endoprothèses urétérales biodégradables à élution médicamenteuse contenant du paclitaxel, de la doxorubicine, de la gemcitabine et d’autres agents antiprolifératifs ont été créées pour aider à traiter le carcinome urothélial des voies supérieures4. Au fur et à mesure que ces stents se dégradent, les médicaments antitumoraux sont libérés localement de manière contrôlée, ce qui prolonge l’administration du médicament sans qu’il soit nécessaire de recourir à une dose supplémentaire4. Cette méthodologie permet d’obtenir l’effet à long terme des médicaments antitumoraux au site d’action prévu tout en prévenant la nécessité d’une exposition systémique, en limitant l’action du médicament sur les cellules non tumorales et en réduisant la toxicité des médicaments. De plus, la nature biodégradable de l’endoprothèse peut également éviter la nécessité d’une procédure de retrait de l’endoprothèse4.
Le syndrome de l’intestin court (SBC) est une autre affection pour laquelle l’utilisation de traitements à base de protéines a montré une amélioration significative chez les patients5. Le SBS peut survenir par divers mécanismes, mais entraîne une longueur intestinale insuffisante, provoquant une malabsorption et une malnutrition. Des thérapies, telles que les analogues du peptide 2 de type glucagon (GLP-2), peuvent être utilisées avant de passer à la prise en charge chirurgicale de cette affection5. Le GLP-2 humain, une hormone peptidique nutritive systémique, est produit dans l’intestin grêle distal et le côlon par des cellules endocrines de type L. Le GLP-2 induit la prolifération des cellules de la crypte intestinale, favorise la réparation de la muqueuse endommagée, inhibe l’apoptose des cellules épithéliales intestinales et améliore l’approvisionnement intestinal en sang5. Les analogues du GLP-2, tels que le téduglutide, ont été approuvés pour les patients de 1 an ou plus pour le traitement du SBS afin d’aider à augmenter l’adaptation intestinale naturelle6. Naturellement, l’adaptation intestinale peut prendre des années et entraîne un retard de la vidange gastrique pour augmenter le temps d’absorption et une augmentation du diamètre par dilatation intestinale pour augmenter la surface d’absorption7. Les analogues du GLP-2 ont la même activité pharmacologique que le GLP-2 naturel tout en ayant une structure plus stable, ce qui permet une demi-vie plus longue et une affinité plus forte pour les cibles5. À l’heure actuelle, le coût annuel du teduglutide est de 295 000 $ et la dose pour le patient est de 0,05 mg/kg par jour5. Les effets secondaires du teduglutide comprennent des nausées, des vomissements, de la diarrhée, des douleurs abdominales, une perte de poids, des polypes gastro-intestinaux et une croissance accrue des tumeurs existantes5.
Auparavant, notre laboratoire a montré que le déploiement d’un manchon d’expansion intestinale (IES) (Figure 1) était capable de produire une élongation immédiate de 36,2 % de l’intestin grêle ex vivo et une élongation de 30,2 % de l’intestin grêle après un déploiement d’un mois in vivo 6,8. Ce dispositif pourrait devenir une thérapie pour les patients atteints de SBS qui pourrait raccourcir la dépendance à la nutrition parentérale. La capacité de bioconjuguer des produits thérapeutiques au dispositif IES pourrait encore améliorer la capacité d’entérogenèse de distraction en ajoutant l’agoniste de la croissance de la muqueuse intestinale GLP-2 au dispositif. Les membranes d’alcool polyvinylique (PVA) sont des polymères hydrophiles qui peuvent être préparés en dissolvant le PVA dans l’eau, en le coulant sur un support structurel, puis en le réticulant avec le glutaraldéhyde en utilisant de l’acide sulfurique comme catalyseur9. Il a été démontré que ces nanoparticules d’hydrogel ont un potentiel en tant que systèmes d’administration de médicaments par diffusion de médicaments, gonflement de la matrice d’hydrogel et réactivité chimique du médicament/matrice10. Le PVA a été approuvé par la FDA pour une utilisation clinique chez l’homme en raison de son excellente biocompatibilité et de son innocuité11. La polymérisation du PVA donne des groupes terminaux qui permettent la bioconjugaison12.
Les appareils IES/VES ont une longueur de 3 cm avec une surface externe de 9,425cm2 qui sont capables de couler avec des membranes PVA. Ces membranes PVA peuvent être bioconjuguées avec du GLP-2 pour permettre une administration localisée et concentrée d’agents thérapeutiques. Réduire la dose requise du médicament et contourner la nécessité d’une administration systémique, évitant ainsi les effets négatifs hors site du traitement. Cela peut aider à atténuer le coût de ces médicaments coûteux en nécessitant moins de dosage, et la libération retardée du médicament peut diminuer la fréquence de dosage, réduisant ainsi les coûts. Le revêtement du dispositif IES avec du GLP-2 pourrait réduire les doses requises, faire économiser de l’argent aux patients, éviter l’administration systémique, prévenir les effets négatifs du traitement et maintenir une livraison continue du médicament au site cible. Ce rapport évalue dans quelle mesure une protéine thérapeutique, comme le GLP-2, peut être liée de manière covalente à des dispositifs médicaux tels que les dispositifs IES/VES en quantités physiologiquement significatives pour fournir le bénéfice local de ces médicaments tout en évitant les effets hors cible.