Vésicules extracellulaires nanométriques modifiées physico-chimiquement - vecteurs bio-inspirés pour la délivrance intracellulaire de fragments d'anticorps – ExoTicle

Les vésicules extracellulaires (EV) ont récemment été évaluées en tant que systèmes d'administration d’actifs thérapeutiques, aboutissant à des résultats plus que convaincants, y compris in vivo. Malgré cela, les EV exposent des inconvénients, principalement liés à leur nature biologique, tels que des soucis de manipulation, de standardisation et de stabilité. Pourtant, ces nanoparticules naturelles biologiquement efficaces sont attractives, en particulier au regard de leur efficacité d’interaction avec les cellules cibles en comparaison à leur proche parents synthétiques, les liposomes. Nous pensons, et avons constaté (Le Saux et al., 2020), que de nombreux inconvénients associés au EV pouvaient être contournés en changeant notre vision biologique de ces vésicules en une vision plus physico-chimique et en considérant/manipulant les EV comme des vecteurs synthétiques. Nous avons choisis d’utiliser des EV sécrétées par des cellules souches mesenchymateuses murines (mMSC). En effet, les EV dérivées de MSC ont déjà démontré leur intérêt thérapeutique et ont été utilisées in vivo sans effets indésirables chez des souris immunocompétentes. Nous avons prouvé que nous pouvions produire des EV avec une monodispersité pouvant même dépasser celui de suspensions liposomales.
De part les propriétés naturelles de vecteurs protéiques de ces vésicules, nous avons choisi d’utiliser une combinaison de procédés physico-chimiques afin d’encapsuler des fragments d’anticorps (scFv) au sein d’EVs dérivés de mMSC pour permettre l’administration intracellulaire de ces protéines in vivo. En effet, cela offrirait la possibilité d’utiliser l’outil anticorps, dont le succès clinique pour les cibles extracellulaires est maintenant clairement démontré, sur une large sélection de cibles intracellulaires pour plusieurs applications thérapeutiques (cancer, inflammation, ...). Les fragments d’anticorps à visée intracellulaire seront synthétisés grâce à l’expertise de nos collaborateurs biologistes (collaborateur 1: P. Martineau, L. Guglielmi, IRCM). À notre connaissance, aucune étude n'a décrit à ce jour l'utilisation d’EV pour l’administration intracellulaire de scFv, ce qui représente un challenge majeur de notre projet.
Dans le but d’une administration par voie intraveineuse, nous travaillerons sur la fonctionnalisation de la surface de l’EV. En effet, malgré certaines illusions concernant leur stabilité plasmatique, lorsqu’ils sont administrés de manière non autologue, les EV sont rapidement éliminés (t 1 / 2 = 4 min) suivant une biodistribution proche de celle classiquement observée avec nombre de vecteurs synthétiques. Ainsi, afin de stabiliser et fonctionnaliser les mMSC-EV, nous avons choisis de nous focaliser sur l’utilisation de polymères de type poly (2-oxazoline)s (POX) en tant qu’alternative prometteuse et sous-évaluée à l’utilisation classique du poly (éthylène glycol) (PEG). Sur la base de l’expertise développée au sein de notre institut (V. Lapinte, JJ. Robin), nous évaluerons l’intérêt du poly (2-méthyl-2-oxazoline) associé à une ancre lipidique pour fonctionnaliser la surface de l’EV. Ainsi notre objectif est de mettre en évidence l'intérêt de (i) la fonctionnalisation PMOX à la surface des EV et (ii) de PMOX au regard du PEG pour augmenter la stabilité plasmatique des EV.
Nos propositions consistent donc à éviter les modifications biologiques pour se focaliser sur des méthodes pharmaceutiques et physico-chimiques, travaillant sur des EV de taille nanométrique, afin de les utiliser en tant que plateforme de vectorisation de protéines. Nos principaux objectifs seront d'améliorer la demi-vie plasmatique des mMSC-sEV et d'évaluer la capacité de sEV-mMSC-scFv POXylés non seulement de s'accumuler dans les tissus tumoraux, comme le peuvent de nombreux vecteurs synthétiques, mais surtout de délivrer un fragment scFv dans le cytoplame de cellules tumorales après administration intraveineuse.