Résoudre le problème des vaccins sensibles à la température
Lorsque les vaccins sont exposés à des températures qui s’écartent des recommandations, ils peuvent perdre leur pouvoir et leur efficacité. Garantir leur transport et leur stockage adéquats constitue donc une étape importante dans l’immunisation réussie de la population contre des maladies évitables par la vaccination. Toutefois, cette étape se complique lorsqu’il faut gérer des vaccins devant être conservés à des températures inférieures au point de congélation. Des chercheurs de l’université technique de Graz (TU Graz) en Autriche et de l’université du Texas à Dallas (UT Dallas) aux États-Unis ont désormais démontré une nouvelle technique qui pourrait contribuer à résoudre ce problème. Cette méthode à faible coût a été développée avec le soutien partiel du projet POPCRYSTAL, financé par l’UE, coordonné par la TU Graz. Comme le décrit l’étude publiée dans la revue «Nature Communications», elle implique de créer des exosquelettes cristallins autour des délicats liposomes et d’autres nanoparticules lipidiques, et de les stabiliser ensuite à température ambiante durant une période maximale de deux mois. Les liposomes et les nanoparticules lipidiques sont d’excellents vecteurs d’administration des médicaments qui transportent ces derniers à l’intérieur d’une couche extérieure de protection composée de lipides. Toutefois, ils sont aussi thermodynamiquement instables à température ambiante. Moderna et Pfizer/BioNTech sont deux vaccins contre la COVID-19 qui utilisent des nanoparticules lipidiques. «Les frais liés à la conservation de ces vaccins à des températures très basses entre leur production et leur administration représentent un défi qui doit être relevé, d’autant plus que de nombreux pays ne disposent pas des infrastructures suffisantes pour préserver ce genre de chaîne du froid», a déclaré le Dr Jeremiah Gassensmith de l’UT Dallas, coauteur de l’étude, dans un article publié sur le site web de l’université. «Bien que nous n’ayons pas inclus les nanoparticules lipidiques spécifiques des vaccins actuels contre la COVID-19 dans ce travail, nos conclusions constituent une étape inédite vers la stabilisation d’une nanoparticule lipidique, du moins, à notre connaissance.» Les protéines membranaires se trouvent dans des bicouches lipidiques, qui sont des membranes cellulaires disposant de deux couches de molécules lipidiques. Selon le coauteur Gabriele Meloni, également de l’UT Dallas, l’un des défis de la recherche «est que les protéines membranaires et les bicouches lipidiques sont très délicates et intrinsèquement métastables, et nous essayons de les combiner afin de comprendre le fonctionnement de ces protéines». Elles doivent également être délicatement manipulées et préparées à chaque fois. «Elles ne peuvent pas être conservées durant de longues périodes et ne sont pas faciles à envoyer à des collègues dans d’autres laboratoires», ajoute Gabriele Meloni.
Stabiliser le système
L’équipe de recherche a développé une technique pour stabiliser ce système lipidique et a démontré les résultats en utilisant des protéines transmembranaires – un type de protéine membranaire qui s’étend sur l’ensemble de la membrane cellulaire. Ils ont mélangé des liposomes à deux produits chimiques (acétate de zinc dihydraté et méthylimidazole) dans une solution tampon, entraînant la formation d’une matrice cristalline autour de chaque liposome. «Nous pensons que les lipides interagissent juste assez avec le zinc pour former une structure zinc-méthylimidazole initiale qui s’étendra ensuite autour de la sphère lipidique et l’enveloppera complètement, comme un exosquelette», fait remarquer Jeremiah Gassensmith. «Nous avons en quelque sorte coopté la nature en créant cette coquille totalement artificielle, où les biomacromolécules — les lipides et les protéines — catalysent la croissance de cet exosquelette.» Pour libérer et reconstituer les liposomes, l’équipe a utilisé l’acide éthylènediaminetétraacétique, un puissant agent chélatant du zinc largement utilisé en médecine et dans l’industrie pour sa capacité à chéler des métaux pour former des complexes hydrosolubles stables. POPCRYSTAL (Precisely Oriented Porous Crystalline Films and Patterns) entend créer de nouveaux films et modèles de cadres organométalliques cristallins dotés de nanopores et de nanocanaux orientés avec précision. Pour plus d’informations, veuillez consulter: projet POPCRYSTAL
Mots‑clés
POPCRYSTAL, lipide, liposome, vaccin, nanoparticule, protéine, COVID-19, chaîne du froid