Cellules en capsules Nouvelle approche dans le traitement des maladies
Farmazian doktorea. Biofarmazia, Farmakozinetika eta Farmazia-teknologiako irakasle kolaboratzailea
Farmazia Fakultatea UPV-EHU, Vitoria-Gasteiz
Microcapsules XX. Son utilisation remonte au milieu du XXe siècle, plus précisément dans le domaine pharmaceutique. Au début, on prétendait développer des composés pharmaceutiques qui coulent à long terme, c'est-à-dire produire des systèmes à flux contrôlé du produit. Cela permettait de libérer lentement le médicament et d'allonger l'effet bénéfique au fil du temps. Dans d'autres cas, la technologie des capsules a été utilisée pour masquer le goût de certaines suspensions ou réduire l'irritation gastrique provoquée par le médicament. Au fil du temps, les microcapsules ont été étendues à l'alimentation (encapsulant des vitamines et des odeurs douces) ou à l'agriculture (avec des pesticides et des engrais). La biotechnologie de ce nouveau siècle a également cherché la réponse aux problèmes médicaux dans la mise en pot.
Mais qu'est-ce que la microencapsulation cellulaire?
Cette technique consiste à recueillir le matériel biologique (cellules, bactéries...) dans des sphères polymères non polluantes et biodégradables. Les cellules encapsulées, en plus de couler des produits bénéfiques pour les patients (insuline, hormone de croissance...), maintiendront la fonction dans le temps.
Les cellules sont capturées en capsules de forme circulaire. Les capsules ont un aspect semblable à celui des cellules normales : la membrane de la capsule semble une membrane lipidique de cellules et les cellules encapsulées un ensemble d'organelles intracellulaires. Grâce à cette conception, l'assemblage complet des cellules permet de les stocker dans une sphère de matériaux non polluants et de construire une zone de protection.
Cette technique doit être considérée comme une nouvelle stratégie de gestion des médicaments. Contrairement aux produits pharmaceutiques conventionnels (comprimés ou capsules), dans le cas de cellules encapsulées, en plus de la pharmacie, votre usine, c'est-à-dire la cellule elle-même, est dans le médicament. Ainsi, une seule fois, il suffit de noter le bénéfice pendant une longue période et le patient n'aura pas à prendre la pilule ou l'injection d'insuline chaque jour. En outre, l'atelier biologique encapsulé (les cellules) comprendra mieux que quiconque l'état du corps, de sorte que sa production sera conforme aux besoins du corps.
Raisons pour encapsuler des cellules
Étant donné que les cellules sont productrices de produits bénéfiques, pourquoi ne pas seulement fournir des cellules? La réponse à la question doit être recherchée dans notre réponse immunitaire. En fait, la réponse immunitaire qui développe le corps contre des particules étrangères (virus, micro-organismes...) détruira tout matériel biologique (en plus du matériel du patient). Le corps ne perçoit pas les cellules données de l'extérieur comme propres et ne comprend pas que leur fonction est de guérir le corps. Par conséquent, il active les lymphocytes et sécrète des anticorps pour détruire les cellules.
Les cellules, encapsulées dans des sphères polymères, sont cachées de la réponse immunologique. Pour cela, il est absolument nécessaire que les polymères soient biocompatibles, c'est-à-dire qu'ils ne soient pas nocifs pour les cellules et le corps. La réponse immunitaire ne considérera aucune capsule inconnue et les cellules encapsulées travailleront longtemps (mois ou années). Les capsules nécessitent une conception appropriée pour un bon fonctionnement. Le laboratoire de pharmacie et de technologie pharmaceutique de la Faculté de pharmacie de l'UPV/EHU est dédié à la recherche et à la production de capsules à des fins thérapeutiques.
Pour obtenir un bon produit, il faut d'abord tenir compte de la taille de la sphère. Dans les microcapsules, le diamètre de la sphère est inférieur à un millimètre. C'est parce que plus la taille est petite, plus la vie des cellules, principalement en raison de la dispersion accrue de nutriments et d'oxygène aux cellules. En même temps, la membrane des microcapsules doit être semi-perméable.
Cette caractéristique permet aux substances de traverser la membrane en fonction de leur taille et de leur charge. Autrement dit, les résidus (lactate) et les substances bénéfiques sécrétés par les cellules seront éliminés et des molécules de petite taille (oxygène, glucose...) seront introduites sans entrave. Mais les lymphocytes et les anticorps ne seront pas dispersés à l'intérieur de la sphère et les cellules seront complètement protégées. Cette caractéristique est appelée immunobabèse (figure 1).
Processus d'encapsulation cellulaire
Les microcapsules peuvent être fabriquées avec différents matériaux et techniques, mais la procédure de microencapsulation suit un protocole général : d'abord la solution de polymère et les cellules sont mélangées, puis des microcapsules sont créées. Enfin, pour les rendre semi-perméables, les capsules sont recouvertes d'autres matériaux (figure 2-A). Par conséquent, les facteurs les plus importants à contrôler sont deux: 1) outil de mise en pot et matériel utilisé et 2) type de cellule sélectionné.
- La production de capsules peut être très variée, bien que probablement le matériau le plus recherché et utilisé a été l'alginate polymère. L'alginate est un polysaccharide extrait d'algues brunes. Il s'agit d'une substance naturelle avec une charge négative en solution et d'excellentes propriétés d'encapsulation. L'alginate, mélangé à une substance de charge opposée (principalement poly-L-lysine, PLL), produit une membrane semi-perméable à haute stabilité. Un autre revêtement réalisé avec une couche d'alginate produira une membrane d'alginate pll-alginate à haute stabilité et biocompatibilité (figure 2-B). Il existe différents outils d'encapsulation cellulaire. Le laboratoire de pharmacie et de technologie pharmaceutique utilise un générateur de gouttelettes électrostatique qui produit des capsules de même taille. Il est appelé générateur de gouttes parce qu'il génère très petites gouttes de la suspension polymère cellulaire et électrostatique parce qu'il utilise un différentiel de puissance pour atteindre l'objectif.
- La biologie est aussi importante que le développement technologique dans la production de microcapsules. Le choix du type de cellule est fondamental, car même si le même produit bénéfique coule, la biologie de chaque type de cellule conditionnera le succès de la technique. En outre, pour obtenir de grandes quantités de cellules, il est important que pendant la phase de croissance les cellules aient une capacité de fragmentation élevée. Mais il est encore plus urgent de perdre autant que possible cette capacité après sa mise en pot.
Et si les cellules se multiplient beaucoup dans la capsule, il n'y aura pas de nourriture pour tous et beaucoup de cellules meurent. En outre, une augmentation excessive du nombre de cellules pourrait entraîner l'explosion de la capsule, qui serait conditionnée par la réponse immunitaire des cellules (voir exemple dans la figure 3).
Résultats et bénéfices pour la société
Dans la bibliographie scientifique, vous pouvez facilement trouver des applications d'encapsulation réussies. Beaucoup se réfèrent à des recherches menées avec des animaux de laboratoire, mais un pourcentage élevé sont des tests réalisés avec des humains. Le protocole de préparation des capsules est très similaire pour toutes les maladies: seul le type de cellule et la voie d'administration varient.
Actuellement, les cellules peuvent être prises à partir de sources de plus en plus diverses, soit à partir du malade lui-même (alogénétiques) ou d'un animal (xénogéniques). Par exemple, pour trouver une solution au diabète, plusieurs chercheurs ont encapsulé les îles de Langerhans obtenues à partir de porcs (cellules de la zone de production d'insuline). En fait, l'insuline porcine et l'insuline humaine sont séparées en un seul acide aminé. Une séance clinique a permis l'incorporation des îles encapsulées à un patient et une réduction significative de la dose quotidienne d'insuline. En outre, il a passé un mois sans prendre aucune injection. D'autres maladies ont été traitées avec succès par des cellules xènes et allogéniques. Par exemple, hypoparathyroïdie, infériorité hépatique et rénale ou douleur.
A ces résultats, il faut ajouter les progrès en thérapie génique. Actuellement, les cellules peuvent être transférées pour dégager le produit biologique désiré, pour lequel la portion d'ADN correspondant au produit bénéfique est établie dans le génome des cellules et la cellule qui ne coulait rien devient l'usine du produit. Grâce à la thérapie génique et à la lecture du génome humain, des milliers et des milliers de fragments d'ADN inconnus seront analysés et beaucoup deviendront des recettes de nouveaux produits bénéfiques.
Par exemple, VIII. et IX. facteurs de coagulation, cytokines, facteurs neurotrophiques, etc. Il a longtemps été produit chez les animaux de laboratoire après l'application de microcapsules aux animaux. Au cours d'une étude, les cellules encapsulées qui sécrètent l'hormone de culture ont été implantées chez les souris de laboratoire. La figure 4 montre les différences entre les deux souris (contrôle et capsule). Les résultats sont très encourageants.
Mais l'utilité de l'encapsulation ne se limite pas aux maladies héréditaires. L'un des maux les plus terribles d'aujourd'hui, le cancer, a été traitée avec succès dans les animaux de laboratoire. Les capsules utilisées dans cette recherche produisaient un facteur qui freine la croissance du cancer. D'autre part, l'accumulation d'eau dans l'intestin due à l'infériorité rénale a été facilement réparée après l'administration buccale des capsules contenant des bactéries. Enfin, de nombreuses maladies dégénératives du système nerveux (Alzheimer, Parkinson, Huntington Disease, etc.) sont traités avec des cellules encapsulées, tant dans les recherches de base que dans les essais cliniques.
Les chercheurs étudient de nouvelles formes d'administration cellulaire telles que la voie orale, la voie crânienne, la voie sous-cutanée, etc. Il reste encore beaucoup à étudier et à tester, et il reste à faire de nouvelles législations, mais la technologie d'encapsulation cellulaire progresse jour après jour.
L'utilisation des cellules est illimitée, elle permet de traiter beaucoup de maladies et est sûre. Dans le cas de la thérapie génique, les cellules peuvent porter des gènes de sécurité et des gènes régulateurs. Tout cela fait penser à une technique prometteuse.
On peut y voir 3 types de cellules du même type de capsules: hybrides, fibroblastes et myoblastes. Chaque type de cellule aura une réponse dans la capsule. Par exemple, les hybridomes produisent des arides à haute densité cellulaire. Cette situation est assez préjudiciable, car les cellules souffrent d'un manque d'oxygène et meurent beaucoup. Les fibroblastes produisent des granulats plus petits. Cependant, des études menées sur des animaux de laboratoire ont montré que les granulats de fibroblastes peuvent exploiter des capsules et provoquer un cancer ou des tumeurs. Comme on peut le voir dans la figure, les myoblastes ne produisent pas d'agrégats et deviennent un autre type de cellules sans pouvoir multiplicateur. Ainsi, le nombre de cellules n'est pas altéré et il n'y a pas de risque d'explosion de la capsule. Par conséquent, il semble que les cellules les plus appropriées pour encapsuler sont les mioblastes. (Figure 3. G. Orive Arroyo)
Zu idazle
Zientzia aldizkaria
