Thérapie génique : L'ingénierie génétique des plaquettes transfusables avec des nanoparticules lipidiques d'ARNm est compatible avec les pratiques de banque de sang

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Compatibilité entre l’ingénierie génétique des plaquettes à l’aide de nanoparticules lipidiques-mRNA et les pratiques de stockage des banques de sang

Contexte académique

Les plaquettes jouent un rôle clé dans divers processus physiologiques, notamment l’hémostase, l’inflammation, la septicémie et le cancer. Cela dit, leur utilisation clinique est principalement limitée à la gestion de la thrombocytopénie et des hémorragies dans le cadre des transfusions. Pour étendre leur application, les chercheurs cherchent à modifier génétiquement les plaquettes de donneurs en vue d’ajouter ou d’améliorer certaines fonctions spécifiques. Des recherches précédentes ont démontré que des nanoparticules lipidiques contenant de l’ARN messager (mRNA-LNP) permettent de modifier génétiquement les plaquettes dans des solutions cristalloïdes non cliniques. Cependant, les plaquettes destinées à la transfusion sont stockées dans du plasma ou dans du plasma enrichi en solution additive pour plaquettes (PAS) à température ambiante ou à 4°C (en cas d’hémorragie aiguë). Ce travail vise à développer un système de transfection mRNA-LNP directement compatible avec ces milieux cliniques tout en respectant les normes de stockage actuelles en banque de sang.

Source de l’étude

Cette recherche a été conduite par une équipe multidisciplinaire incluant Colton Strong, Jerry Leung, Emma Kang et d’autres, affiliés à des institutions telles que l’Université de la Colombie-Britannique, le Versiti Blood Research Institute, Nanovation Therapeutics, entre autres. L’article a été publié le 21 novembre 2024 dans le journal Blood.

Résumé des méthodes et des résultats

Méthodologie

  1. Collecte et stockage des plaquettes
    Deux types de concentrés plaquettaires ont été utilisés : (i) des plaquettes mises en suspension dans du plasma pur (100%) provenant de quatre donneurs ABO-compatibles ; (ii) des plaquettes mises en suspension dans une solution PAS au ratio 70:30 (PAS:plasma) provenant de sept donneurs ABO-compatibles. Ces échantillons ont été utilisés pour les expériences de transfection un jour après la collecte.

  2. Préparation et caractérisation des mRNA-LNP
    Le protocole visait à optimiser les composants lipidiques des nanoparticules pour une transfection efficace dans le plasma et le PAS. Les propriétés telles que la taille des particules et leur indice de polydispersité ont été déterminées à l’aide d’outils spécialisés. La transfection a été validée par des analyses de cytométrie en flux et de microscopie électronique.

  3. Transfection et évaluation fonctionnelle
    Les plaquettes ont été transfectées en utilisant des formulations mRNA-LNP optimisées, contenues dans des milieux tels que le plasma, le PAS70:30 et une solution PAS pure (PAS100). Les tests ont mesuré la transfection, les niveaux d’activation et les changements fonctionnels des plaquettes.

  4. Études de stockage
    Les plaquettes transfectées ont été stockées à température ambiante (RT) et à 4°C. Leur qualité a été évaluée sur plusieurs jours, en se concentrant sur l’expression des protéines, l’activation des plaquettes, leur capacité de coagulation, et leur intégrité structurale.

Principaux résultats

  1. Efficacité de la transfection dans des solutions cliniques
    Les auteurs ont démontré qu’une formulation optimisée de mRNA-LNP (contenant le lipide ionisable NTX-001, POPC comme phospholipide de structure, et 0.5% DMG-PEG2000) permet une transfection efficace dans le plasma et la solution PAS70:30. Les niveaux d’expression résultants étaient 3,3 et 4,1 fois supérieurs respectivement à ceux obtenus avec l’ancienne formulation.

  2. Conservation des fonctions des plaquettes
    Les plaquettes transfectées maintiennent des caractéristiques similaires aux plaquettes non transfectées en termes de coagulation, d’activation et de morphologie. Leur qualité a été préservée lors du stockage, que ce soit à température ambiante ou à 4°C. À température ambiante, l’expression accrue de protéines a culminé après une semaine, tandis qu’à 4°C, un niveau d’expression bas mais constant a été maintenu pendant deux semaines.

  3. Transfection à échelle physiologique et supraphysiologique
    La plateforme mRNA-LNP a été testée sur des concentrations plaquettaires physiologiques (250×10^6/mL) et supraphysiologiques (800×10^6/mL). Dans les deux cas, la transfection s’est révélée efficace et les plaquettes n’ont montré aucune activation ou agrégation indésirables.

Conclusion et implications cliniques

L’étude a montré qu’il est possible de transfecter directement des plaquettes dans des solutions de stockage cliniques sans compromettre leur qualité fonctionnelle et structurelle. Cette avancée pourrait transformer les pratiques de transfusion plaquettaire en permettant l’ingénierie de plaquettes capables de produire des agents pro-hémostatiques (ex. des facteurs antifibrinolytiques) ou même des molécules thérapeutiques anticancéreuses. Les applications envisagées incluent :

  1. Therapies anticancéreuses : Les plaquettes transfectées pourraient transporter des agents ciblant les cellules tumorales, surtout dans les applications existant déjà pour les patients oncologiques.
  2. Amélioration de l’hémostase : Les plaquettes modifiées pourraient être utilisées pour traiter les patients souffrant de troubles hémostatiques, en exprimant des protéines telles que le facteur VIII.
  3. Plateformes translationnelles : Cette technologie fournit une base pour d’autres recherches visant à incorporer des applications thérapeutiques à base de mRNA dans les transfusions plaquettaires.

Points forts de la recherche

  • Adaptabilité clinique : Contrairement aux techniques nécessitant des manipulations supplémentaires ou le lavage des plaquettes, cette approche est directement compatible avec les pratiques actuelles des banques de sang.
  • Transfection efficace : Des formulations de LNP adaptées permettent une expression accrue des protéines dans des environnements cliniques réalistes tels que le plasma.
  • Stabilité de stockage : Les plaquettes transfectées conservent leur qualité lors des périodes de stockage à température ambiante ou dans des conditions froides.

Observations remarquables supplémentaires

L’étude met en lumière l’importance de la couronne protéique qui se forme autour des LNP dans le plasma et qui influence leur interaction avec les plaquettes. Les composants lipidiques spécifiques, comme les phospholipides non saturés et les lipides PEGylés, ont montré une influence positive sur la transfection.

En conclusion, cette recherche ouvre de nouvelles voies pour le développement de produits plaquettaires modifiés par génie génétique, offrant un potentiel clinique considérable dans des domaines comme l’oncologie et la médecine hémostatique.