Nanoparticules dans l’administration des vaccins

Les vaccins ont été responsables du contrôle efficace ou de l’élimination de nombreuses maladies potentiellement mortelles. Cependant, de nombreuses autres maladies telles que les cancers et celles provoquées par les agents pathogènes intracellulaires manquent encore de vaccins prophylactiques ou thérapeutiques efficaces. En outre, dans les pays en développement, il existe un besoin de formulations de vaccins ayant une durée de conservation stable qui éliminent ou limitent le nombre de rappels nécessaires. Avec une compréhension croissante du système immunitaire, de nombreuses recherches ont été axées sur l’amélioration de l’approche actuelle vers le développement de vaccins dans ces domaines. Les systèmes d’administration à base de nano et de microparticules ont le potentiel d’augmenter la durée de la présence d’antigène (formation de dépôt), d’améliorer l’absorption d’antigène médiée par les cellules dendritiques, de diriger la stimulation des DC et de favoriser la présentation croisée. Les nanoparticules offrent également la possibilité de protéger les antigènes et l’adjuvant d’une dégradation enzymatique et protéolytique prématurée. Les systèmes d’administration de nanoparticules offrent la force supplémentaire d’un chargement multi-composants qui est d’une importance considérable en particulier dans l’immunothérapie où la délivrance simultanée d’antigènes, d’immunoadjuvants et de ligands de ciblage est idéale [1 – 8]. De plus, en raison de leur grande surface spécifique, les nanoparticules peuvent être facilement modifiées en surface avec des protéines, des peptides, des polymères, des fractions pénétrant les cellules, des groupes rapporteurs et d’autres ligands fonctionnels et de ciblage. La facilité de conception et d’utilisation associée à la multifonctionnalité fait de l’utilisation des nanoparticules une stratégie de livraison polyvalente et utile pour les vaccins et les immunothérapies. Dans ce numéro spécial, nous couvrons les progrès récents dans le développement et l’application de différentes classes de nanoparticules. Ceux-ci comprennent des micelles amphiphiles peptidiques [9], des nanoparticules à base de polymère réactif au pH [10], des liposomes cationiques [11], des nanoparticules à base de polysaccharides [12] et des nanoparticules formées de polymères biodégradables tels que le polylactique-glycolide [ 13 – 15] et les polyanhydrides [16]. Ce numéro de thème comprend une revue complète par Jewell et ses collègues sur le thème de l’utilisation de biomatériaux pour l’ingénierie du microenvironnement des ganglions lymphatiques pour l’immunité ou la tolérance [17]. L’attention portée aux ganglions lymphatiques est importante parce que les ganglions lymphatiques et d’autres organes lymphoïdes secondaires, tels que la rate, jouent un rôle crucial dans la détermination de la réponse immunitaire après vaccination ou immunothérapie. Ce numéro de thème comprend également plusieurs articles de recherche originaux. Tirrell et ses collègues rapportent les progrès récents dans le développement de peptides amphiphiles peptidiques qui auto-adjuvant les vaccins streptococciques du groupe A [9]. Dans leur rapport, un antigène de lymphocyte B de streptocoque et un fragment dialkyle hydrophobe ont été liés de manière covalente et se sont auto-assemblés en micelles lorsqu’ils ont été ajoutés à l’eau, en raison des interactions hydrophobes entre les queues d’alkyle. Lors de la vaccination de souris avec ces micelles, une réponse d’anticorps IgGl puissante a été induite qui était similaire aux réponses obtenues à partir de la co-administration de peptide soluble avec deux adjuvants classiques. Stayton et ses collègues rapportent l’amélioration de la présentation de l’antigène du CMH-I via le contrôle architectural des nanoparticules de polymères endosomolytiques sensibles au pH [10]. Dans leur étude, une augmentation de la présentation de l’antigène du CMH-I a été observée in vitro avec des nanoparticules chargées d’antigènes formulées à partir de structures polymères hyperbranchées et réticulées par rapport à des antigènes solubles ou des nanoparticules chargées d’antigènes fabriqués à partir de polymères linéaires. Narasimhan et ses collègues rapportent la sécurité et la biocompatibilité des nanoparticules de polyanhydride à fonctionnalité glucidique [16]. Dans leur étude, les nanoparticules de polyanhydride à fonction glucidique se sont avérées sûres lorsqu’elles sont administrées à des souris par voie parentérale ou intranasale secondaire. Jiskoot et ses collègues rapportent que les liposomes cationiques chargés d’un peptide long synthétique (SLP) et l’acide polyinosinique-polycytidylique ligand TLR3 (poly (I: C)) peuvent agir comme un vaccin puissant pour l’induction de lymphocytes T cytotoxiques spécifiques de l’antigène (CTL) [11]. Dans leurs expériences, le SLP, contenant l’épitope modèle CTL SIINFEKL, et le poly (I: C) ont été co-chargés dans des liposomes cationiques comprenant DOTAP et DOPC. Des études ont démontré la capacité de ces liposomes chargés à livrer leur cargaison efficacement aux CD in vitro ainsi que de déclencher des réponses CTL fonctionnelles SLP fonctionnelles in vivo. Weiner et ses collègues rapportent l’utilisation de microparticules biodégradables (MP) co-chargées de doxorubicine (Dox) et de CpG ODN pour la vaccination in situ contre le cancer [13].Le protocole d’immunisation in situ mis en œuvre dans ces études reposait sur le principe que la tolérance immunitaire à une gamme d’antigènes tumoraux pouvait être rompue par l’induction de la mort cellulaire tumorale immunogène, promue par Dox, qui fournit aux DCs un antigène tumoral abondant et l’activation subséquente de CTL spécifiques de la tumeur. La présence de CpG est connue pour améliorer la présentation des antigènes par les DC et promouvoir des réponses immunitaires cellulaires améliorées, tandis que les MP de PLGA permettent non seulement la co-livraison sûre de leur cargaison, mais ils abrogent également l’action vésicante de Dox. En utilisant un modèle de lymphome B in vivo où les souris ont été exposées sur les flancs gauche et droit avec une tumeur, Weiner et ses collègues ont démontré que l’administration intratumorale (sur un flanc) de MP Dox / CpG combinée avec la co-administration systémique d’un antagoniste Anticorps -CTLA4) et un agoniste CD134 ont donné des réponses anti-tumorales efficaces capables d’éliminer à la fois les tumeurs traitées et non traitées (distales). Berkland et ses collègues rapportent comment la structure, la taille et la solubilité des réseaux d’antigènes déterminent l’efficacité dans l’encéphalomyélite auto-immune expérimentale (EAE) [18]. Ils montrent ensuite comment la co-administration de l’autoantigène et des modulateurs de la voie B7 supprime l’EAE [19]. Norian et ses collègues rapportent un vaccin thérapeutique impliquant des MP chargés de lysat tumoral qui réduisent les métastases spontanées dans un modèle de cancer du sein murin [15]. Il n’existe actuellement aucun remède contre le cancer du sein métastatique, et les traitements disponibles sont souvent associés à des effets secondaires graves. Dans les études de Norian, les MP de PLGA injectées par voie sous-cutanée ont été efficacement phagocytées par les DC et localisées aux ganglions lymphatiques drainant dans les 48   h. Une thérapie de vaccination prime / boost hétérologue, où des MP PLGA chargés de lysat tumoral ont été utilisés comme lysat tumoral primaire et soluble plus un cocktail d’adjuvants ont été utilisés comme boost, a entraîné une réduction de 42% des charges de tumeur pulmonaire métastatique par rapport aux souris non vaccinées . Il a également été montré que cette stratégie vaccinale n’induisait pas d’auto-immunité. D ’ Souza et ses collègues rapportent l’induction du récepteur de mort CD95 et des molécules co-stimulatrices CD80 et CD86 par des nanoparticules de vaccin chargées de polysaccharides capsulaires méningococciques [12]. Neisseria meningitidis est la principale cause de méningite bactérienne et de septicémie dans le monde, et la virulence dépend principalement des polysaccharides capsulaires (CPS) qui définissent au moins 12 sérogroupes et constituent une cible intéressante pour les vaccins protecteurs. Bien que des nanoparticules à base d’albumine chargées CPS induisent l’expression de molécules co-stimulatrices et agissent comme dépôts d’antigènes, épargnant ainsi la dose d’antigène, de fortes doses de CPS entraînent une régulation positive du CD95 entraînant une diminution de l’immunogénicité et une diminution de la viabilité des populations de cellules présentatrices d’antigène. . Enfin, mon groupe de recherche a rapporté le développement d’un vaccin à particules PLGA qui peut protéger contre l’allergie induite par les acariens de la poussière de maison [14]. Notre étude a montré que la taille des particules de PLGA utilisées pour la vaccination joue un rôle majeur dans la prévention des allergies aux acariens et que l’incorporation de CpG dans les particules de PLGA développe préférentiellement une réponse immunitaire de type Th1. des progrès significatifs récents et en cours dans le développement de vaccins à base de nanoparticules. Ce numéro thématique met en évidence la gamme de matériaux qui peuvent être utilisés pour préparer les nanoparticules et les nombreux types de nanoparticules, des micelles aux liposomes, qui peuvent être utilisés pour administrer les vaccins. Les études précliniques présentées dans ce numéro thématique montrent que les nanoparticules peuvent être sans danger et peuvent être utilisées pour l’administration de vaccins afin d’améliorer les réponses thérapeutiques contre un large éventail de maladies, des allergies aux acariens et aux cancers. Les nanoparticules ont un potentiel significatif pour le développement ultérieur de la distribution du vaccin et il devient de plus en plus clair que chaque maladie aura besoin de nanoparticules avec des caractéristiques spécifiques qui sont adaptées pour améliorer la réponse thérapeutique à cette maladie spécifique. Pour chaque formulation de vaccin mise au point, l’innocuité, la voie d’administration [20] et les caractéristiques de formulation doivent être soigneusement examinées avant d’être testées et utilisées.