Synthèse et caractérisation de nanoparticules poly(bêta-aminoesters) chargées d’ARNm à des fins de vaccination

Résumé

Ici, un protocole simple est présenté pour produire des nanoparticules d’ARNm à base de polymères poly(bêta aminoesster), faciles à adapter en changeant l’ARNm encapsulé. Le flux de travail de synthèse des polymères, des nanoparticules et de leur caractérisation essentielle in vitro est également décrit. Une preuve de concept concernant la vaccination est également ajoutée.

Résumé

La vaccination a été l’un des succès majeurs de la société moderne et est indispensable pour contrôler et prévenir les maladies. Les vaccins traditionnels étaient composés de tout ou de fractions de l’agent infectieux. Cependant, des défis demeurent et les nouvelles technologies vaccinales sont obligatoires. Dans ce contexte, l’utilisation de l’ARNm à des fins d’immunisation a montré une performance accrue, comme en témoigne l’approbation rapide de deux vaccins à ARNm prévenant l’infection par le SRAS-CoV-2. Au-delà du succès dans la prévention des infections virales, les vaccins à ARNm peuvent également être utilisés pour des applications thérapeutiques contre le cancer.

Néanmoins, l’instabilité de l’ARNm et sa clairance rapide du corps en raison de la présence de nucléases rendent son administration nue impossible. Dans ce contexte, les nanomédicaments, et en particulier les nanoparticules polymères, sont des systèmes critiques d’administration d’ARNm. Ainsi, le but de cet article est de décrire le protocole de formulation et de test d’un candidat vaccin à ARNm basé sur les nanoparticules polymères propriétaires. La synthèse et la caractérisation chimique des polymères poly(bêta-aminoesters) utilisés, leur complexation avec l’ARNm pour former des nanoparticules et leur méthodologie de lyophilisation seront discutés ici. Il s’agit d’une étape cruciale pour réduire les coûts de stockage et de distribution. Enfin, les tests requis pour démontrer leur capacité à transfecter in vitro et à modéliser des cellules dendritiques matures seront indiqués. Ce protocole profitera à la communauté scientifique travaillant sur la vaccination en raison de sa grande polyvalence qui permet à ces vaccins de prévenir ou de guérir une grande variété de maladies.

Introduction

Les maladies infectieuses ont représenté une grave menace pour des millions d’êtres humains dans le monde et restent l’une des principales causes de décès dans certains pays en développement. La vaccination prophylactique a été l’une des interventions les plus efficaces de la société moderne pour prévenir et contrôler les maladies infectieuses^1,2. Ces jalons critiques de la science dans la pertinence^{du 20e}siècle ont été remarqués par la récente pandémie mondiale de Covid-19 causée par le virus SARS-CoV-2³. Reconnaissant l’importance de disposer de vaccins efficaces pour rédui....

Protocole

1. Synthèse du polymère pBAE avec des oligopeptides finaux (OM-pBAE)

1. Polymérisation du C6-pBAE
   1. Ajouter le 5-amino-1-pentanol (38 mmol; MW = 103,16 Da) 1-hexylamine (38 mmol; MW = 101,19 Da) dans une fiole en verre à fond rond (100 mL). Ensuite, ajouter le diacrylate de 1,4-butanediol (82 mmol; MW = 198,22 Da).
   2. Préchauffez le bain d’huile de silicone à 90 °C, placez la fiole à fond rond dans le bain d’huile et remuez le mélange à l’aide d’une barre d’agitation magnétique pendant la nuit (~18 h). Ensuite, retirez le produit de la fiole à fond rond et placez-le au congélateur à -20 °C.
      REMARQUE: Le produit se présente sous la forme d’une p....

Résultats

Synthèse et caractérisation des polymères
La procédure de synthèse OM-pBAE est donnée à la figure 2. Comme le montre la figure 2A, la première étape pour obtenir l’OM-pBAE consiste à synthétiser le C6-pBAE en ajoutant les amines (1-hexylamine et 5-amino-1-pentanol, rapport 1:1) au diacrylate (diacrylate de 1,4-butanediol). Cette réaction est réalisée à 90 °C pendant 20 h et sous agitation constante. Ensuite, une solution d’oligopeptides est a.......

Discussion

Après l’apparition de la pandémie de Covid-19 l’année dernière, l’importance des vaccins en termes de contrôle des maladies infectieuses s’est manifestée comme une composante critique⁸. Les efforts des scientifiques du monde entier ont permis la mise sur le marché de nombreux vaccins. Pour la première fois dans l’histoire, les vaccins à ARNm ont démontré leur succès supposé auparavant, grâce à leur conception rapide en raison de leur capacité à s’adapter à tout nouvel antigène en quelques mois

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
1,4-butanediol diacrylate	Sigma Aldrich	123048
1-hexylamine	Sigma Aldrich	219703
5-amino-1-pentanol	Sigma Aldrich	411744
acétone	Panreac	141007
CD11b anticorps	BD	550993
CD86 anticorps	Bioligend	105007
Chlore hydroxhyde	Panreac	181023
Chloroform-d	Sigma Aldrich	151823
Cys-His-His-His peptide	Ontores	Custom
Cys-Lys-Lys-Lys peptide	Ontores	Custom
D2O	Sigma Aldrich	151882
Réactif DEPC pour eau sans Rnase	Sigma Aldrich	D5758	Ce réactif est important pour traiter l’eau MilliQ afin d’éliminer les RNases des tampons
Diethyl eter	Panreac	212770
dimethyl sulfoxide	Sigma Aldrich	276855
HEPES	Sigma Aldrich	H3375
ARNm EGFP	TriLink Technologies	L-7601
ARNm OVA	TriLink Technologies	L-7610
RiboGreen kit	ThermoFisher	R11490
acétate de sodium	Sigma Aldrich	71196
saccharose	Sigma Aldrich	S0389
Acide trifluoroacétique	Sigma Aldrich	302031
Trypsine-EDTA	Fisher Scientific	11570626
&alpha ;- souris AlexaFluor488 anticorps	Abcam	Ab450105
Equipment
Nanoparticle Tracking Analyzer	Malvern Panalytical	NanoSight NS300
Nuclear Magnetic Ressonance	Spectrometer Varian	400 MHz
ZetaSizer	Malvern Panalytical	Nano ZS	Pour le potentiel zêta et détermination de la taille hydrodynamique
strong
NanoSight Logiciel NTA	Malvern Panalytical	MAN0515-02-FR-00
Logiciel NovoExpress	Agilent	Non spécifié
Logiciel ZetaSizer	Malvern Panalytical	DTS Application	Pour analyser les charges de surface et les tailles hydrodynamiques