Des chercheurs découvrent une alternative au PEG
le rPEG, un nouveau type de poly(éthylène glycol) : les chaînes aléatoires offrent de multiples avantages pour les applications médicales
Des chercheurs ont découvert un substitut très prometteur aux polyéthylènes glycols (ou PEG), considérés comme presque indispensables dans les domaines pharmaceutique et médical. La nouvelle classe de substances appelée rPEG offre tous les avantages des PEG, tout en évitant leurs inconvénients, et a le potentiel d'échapper aux réactions indésirables du système immunitaire et de ses anticorps. Les PEG ont progressivement perdu cette capacité au cours des dernières années. "Nous avons l'intention de créer une plate-forme technologique basée sur ces rPEG qui ouvrira un large éventail d'applications possibles", a déclaré le professeur Holger Frey de l'université Johannes Gutenberg de Mayence (JGU). Lui et son équipe ont réussi à développer la nouvelle classe de substances il y a environ trois ans. "Nous avons déjà une foule d'idées pour utiliser la nouvelle classe rPEG à l'avenir, en commençant par la médecine, en passant par les applications pharmaceutiques jusqu'aux sciences des matériaux", a ajouté le Dr Rebecca Matthes de l'équipe rPEG de l'université de Mayence.
Les polyéthylènes glycols - très efficaces depuis des décennies
Les polyéthylènes glycols sont des produits polyvalents dans les industries chimiques et pharmaceutiques, compte tenu de leurs nombreuses utilisations. Les PEG sont présents dans les gels douche et les dentifrices, les poudres à laver et les batteries rechargeables au lithium-ion, les mélanges pour pâtisseries et les vêtements fonctionnels. L'épave retrouvée du légendaire Vasa, un navire de guerre royal suédois qui a coulé lors de son voyage inaugural au XVIIe siècle, a été préservée à l'aide de PEG. "Depuis leur découverte dans les années 1930, les polyéthylènes glycols sont devenus presque irremplaçables", a déclaré le professeur Holger Frey, décrivant le succès de ces polymères solubles dans l'eau à la structure simple. Ils peuvent être utilisés dans une gamme remarquable d'applications différentes en raison de leur excellente tolérance, de leur solubilité dans l'eau et de leur stabilité chimique. En outre, ils sont peu coûteux à produire.
Les PEG jouent un rôle particulièrement important dans les applications pharmaceutiques et médicales. Grâce à un processus appelé "PEGylation", les substances médicamenteuses et les protéines actives sont liées aux PEG, ce qui les dissimule au système immunitaire et favorise leur solubilité dans l'eau. Une fois dotées de cette "cape d'invisibilité", les molécules médicamenteuses actives - telles que les vaccins ARNm - sont protégées contre la dégradation prématurée par les enzymes endogènes et peuvent éviter d'être reconnues par le système immunitaire. "La PEGylation s'est avérée être un moyen très pratique d'administrer des médicaments de manière sûre et efficace", a noté M. Frey.
Cependant, cette cape d'invisibilité est devenue assez miteuse ces derniers temps. Ces dernières années, il est devenu de plus en plus évident que le système immunitaire a développé la capacité de détecter les PEG. La majorité de la population occidentale industrialisée possède déjà des anticorps contre le polymère.
Combiner un PEG avec un partenaire similaire
Cependant, ces PEG sont le point de départ du concept innovant développé par l'équipe de Frey à l'université de Mayence. "Nous avons combiné l'élément de base du PEG, c'est-à-dire l'oxyde d'éthylène, avec une molécule structurellement apparentée, l'éther méthylique de glycidyle. Les matériaux obtenus ne sont plus reconnus par les anticorps anti-PEG car les chaînes possèdent désormais de petites branches réparties de manière aléatoire. En fait, nous avons cousu une nouvelle cape d'invisibilité", explique Rebecca Matthes. La chercheuse postdoctorale a créé cette nouvelle combinaison en collaboration avec le Dr Philip Dreier et le professeur Holger Frey, et leur succès n'était pas garanti dès le départ. Avec les technologies actuellement disponibles, il n'aurait pas dû être possible d'entreprendre la polymérisation contrôlée de l'éther méthylique de glycidyle (GME) - en d'autres termes, de relier les composants individuels du GME pour former une chaîne de molécules. Matthes et Dreier y sont parvenus en synthétisant d'abord des composants de GME très purs à l'aide d'un protocole de synthèse optimisé.
Le nouveau polymère a été baptisé "rPEG" - le "r" pour "aléatoire" faisant référence à la distribution arbitraire des deux composants le long de la chaîne. Il possède des propriétés similaires à celles du PEG, à savoir qu'il est soluble dans l'eau et bien toléré par le corps humain. En même temps, il ne forme pas de cristaux mais a une consistance visqueuse semblable à celle du miel. Le premier polymère rPEG a été produit dans les laboratoires du groupe de recherche de M. Frey à la fin de l'année 2020. Sur les quelque 30 membres que compte aujourd'hui l'équipe, 12 à 14 sont plus ou moins impliqués dans la nouvelle classe de substances.
Conserver les avantages, éviter les inconvénients
"Nous avons pu tirer parti des propriétés exceptionnelles des PEG tout en éliminant les problèmes auxquels ils étaient confrontés", a déclaré M. Frey. En fait, son équipe s'est engagée dans deux projets parallèles au cours des dernières années après la création du rPEG. D'une part, elle a soigneusement analysé les aspects chimiques et les implications scientifiques. D'autre part, elle a mis en place un réseau mondial pour tester diverses applications possibles. L'un des quelque 20 partenaires de coopération est le centre médical de l'université de Mayence. "Nous avons une orientation médicale", a souligné M. Frey. Dans ce contexte, les chercheurs se concentrent sur les agents thérapeutiques à base d'ARNm à utiliser dans le traitement des maladies chroniques. Compte tenu des régimes de traitement à long terme nécessaires, comme par exemple dans la thérapie du cancer, il est essentiel de prévenir les réactions immunitaires indésirables aux médicaments utilisés. Comme l'a affirmé le chef de groupe, le professeur Holger Frey, l'équipe "accueille favorablement les nouvelles suggestions et idées émanant des communautés scientifiques et d'application. Actuellement, nous travaillons à l'extension de notre famille de brevets".
Collaboration avec Evonik
Holger Frey est professeur de chimie organique et macromoléculaire à la JGU depuis 2002. Il a reçu une subvention avancée du Conseil européen de la recherche d'un montant de 2,5 millions d'euros pour ses travaux sur les structures PEG innovantes en 2022. Il est également co-coordinateur de projet du centre de recherche collaboratif interdisciplinaire 1066 qui étudie les polymères thérapeutiques nanodimensionnels pour le traitement du cancer.
Début 2024, Evonik Industries AG et l'université Johannes Gutenberg de Mayence ont annoncé leur collaboration sur la commercialisation des rPEG. Evonik Industries est une entreprise chimique spécialisée basée à Essen en Allemagne et prévoit d'utiliser et de commercialiser les rPEG pour sa plateforme de lipides spécialisés.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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