Le nouveau système permet une réponse rapide aux crises cardiaques, limite les dommages cardiaques

Anonim

Des chercheurs de l'Université d'État de Caroline du Nord et de l'Université de Caroline du Nord, à Chapel Hill, ont mis au point un système d'administration de médicaments qui permet une réponse rapide aux crises cardiaques sans intervention chirurgicale. Lors d'essais en laboratoire et sur des animaux, le système s'est avéré efficace pour dissoudre les caillots, limitant la cicatrisation à long terme du tissu cardiaque et préservant davantage la fonction normale du cœur.

"Notre approche permettrait aux prestataires de soins de santé de commencer à traiter les crises cardiaques avant qu'un patient atteigne une suite chirurgicale, en espérant améliorer les résultats des patients", explique Ashley Brown, auteur correspondant d'un article sur le travail et professeur adjoint au programme de génie biomédical conjoint (BME) chez NC State et UNC. "Et parce que nous sommes en mesure de cibler le blocage, nous pouvons utiliser des médicaments puissants qui peuvent constituer une menace pour d’autres parties du corps. Le ciblage réduit le risque de préjudices involontaires."

Les crises cardiaques, ou infarctus du myocarde, se produisent lorsqu'un thrombus - ou un caillot - bloque un vaisseau sanguin dans le cœur. Afin de traiter les crises cardiaques, les médecins effectuent souvent une intervention chirurgicale pour introduire un cathéter dans le vaisseau sanguin, leur permettant ainsi de casser ou de retirer physiquement le thrombus. Mais tous les patients n’ont pas rapidement accès aux soins chirurgicaux.

Et plus de dégâts peuvent survenir même après le retrait du blocage. Cela est dû au fait que le retour de sang frais dans les tissus bloqués peut provoquer des dommages, appelés lésions de reperfusion. Les lésions de reperfusion peuvent provoquer des cicatrices, renforcer les tissus cardiaques et limiter la fonctionnalité normale du cœur.

Pour résoudre ces problèmes, les chercheurs ont mis au point une solution qui s'appuie sur des sphères de nanogel poreux, d'environ 250 nanomètres de diamètre, qui ciblent un thrombus et délivrent un cocktail de deux médicaments: le tPA et le Y-27632.

Un thrombus peut être constitué de diverses substances, telles que des plaquettes ou des plaques artérielles, mais elles contiennent toutes une substance appelée fibrine. Ainsi, pour cibler les blocages, chaque nanogel est recouvert de protéines qui se lient spécifiquement à la fibrine. En d'autres termes, lorsque les nanogels atteignent un thrombus, ils se collent.

Le tPA et le Y-27632 sont en couches à l'intérieur de la nanosphère, le tPA formant une coque qui entoure le Y-27632. En conséquence, le tPA fuit en premier lieu sur le site du thrombus, ce qui lui permet de faire son travail, qui consiste à décomposer la fibrine et à dissoudre le caillot.

Lorsque le tPA est libéré, le Y-27632 échappe au nanogel. Alors que le tPA cible le caillot lui-même, le Y-27632 vise à limiter les dommages causés par les lésions de reperfusion. Cela se fait en limitant la rigidité des cellules dans la zone qui contribuent à la cicatrisation. Cela permet à ces cellules de conserver une plus grande plasticité, améliorant ainsi leur capacité à fonctionner normalement et préservant davantage la fonction cardiaque.

Lors d'essais in vitro, les chercheurs ont découvert que le cocktail ciblé tPA / Y-27632 dissout en quelques minutes. Bien que cela n'ait pas encore été testé lors d'essais, il peut fonctionner plus rapidement que les interventions chirurgicales, qui nécessitent du temps pour préparer le patient et obtenir le cathéter en place.

Dans des tests utilisant des rats de laboratoire, les chercheurs ont également constaté que leur technique limitée à la cicatrisation et à la préservation de la fonction cardiaque après une crise cardiaque était meilleure que celle du tPA ou du Y-27632.

Plus précisément, les animaux ayant reçu le cocktail ciblé présentaient une fraction d'éjection ventriculaire gauche, qui mesure la fonctionnalité du cœur, d'environ 67% quatre semaines après la crise cardiaque - ce qui est sain. Le tPA en lui-même était d'environ 57%, ce qui se situe au bas de la fourchette normale, tandis que le groupe de contrôle et Y-27632 ont plongé dans les 40 ans. De même, le cocktail ciblé a entraîné l'apparition de tissu cicatriciel dans moins de 5% de la zone touchée. Le tPA et le Y-27632 présentaient un tissu cicatriciel dans environ 7% de la zone, le groupe témoin ayant des cicatrices sur plus de 10%.

Qui plus est, les chercheurs ont découvert que les nanogels ciblés ne permettaient pas de trouver des nanogels dans d'autres tissus, tels que les poumons et le foie, voire aucun, en particulier par rapport à l'utilisation de nanogels non ciblés.

"Il s'agit d'une partie importante de nos résultats, car le tPA et le Y-27632 peuvent tous deux présenter des risques s'ils commencent à agir sur des parties du corps en dehors de la zone ciblée", explique M. Brown. "Par exemple, le tPA peut provoquer des saignements et Y-27632 peut affecter de nombreux tissus où la contraction cellulaire est nécessaire à un fonctionnement normal."

Un autre avantage des nanogels ciblés est que, en raison de leur petite taille, ils peuvent cibler même les vaisseaux sanguins trop petits pour être atteints à l'aide de cathéters.

Les chercheurs notent également qu'il s'agit d'une étude préclinique. Les prochaines étapes du travail comprennent une évaluation plus approfondie de la sécurité des nanogels et des essais sur des modèles animaux plus importants.

"Bien que nous en soyons encore aux premiers stades du développement de cette technologie, nous savons qu’il est important de reconnaître les problèmes liés aux coûts", déclare M. Brown. "Compte tenu de la complexité du système d’administration de médicaments, il devrait être comparable ou légèrement plus cher que les protéines recombinantes actuellement utilisées en clinique - comme le tPA par lui-même. Cela devrait contribuer à maintenir les coûts comparables aux médicaments existants sur le marché. "

L'article intitulé "Traitement ciblé des complications ischémiques et fibrotiques de l'infarctus du myocarde à l'aide d'une thérapeutique à double administration de Microgel" est publié dans la revue ACS Nano.

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