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Le système de pléthysmographie du corps entier de Tow-Int : Un outil clé pour la recherche sur la fibrose pulmonaire

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L'étude a utilisé le système de pléthysmographie du corps entier pour mener des études comparatives sur la fonction pulmonaire dans les modèles de souris

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Récemment, le professeur Yang Yang de l'université de Tongji et le professeur associé Fang Huapan de l'université de Xiamen ont publié un article de recherche intitulé "Inhalable siRNA Targeting IL-11 Nanoparticles Significantly Inhibit Bleomycin-Induced Pulmonary Fibrosis" dans la revue ACS Nano.

Cette étude a mis au point un système innovant d'administration d'ARN interférent (siRNA) inhalable, le PEI-GBZA, composé de polyéthylèneimine (PEI) de faible poids moléculaire modifié par de l'acide 4-guanidinobenzoïque (GBZA). Ce système charge efficacement le siRNA ciblant l'IL-11 (siIL-11), formant des nanoparticules stables grâce à des interactions multiples. Après inhalation, les nanoparticules PEI-GBZA/siIL-11 s'accumulent efficacement dans les lésions fibrotiques, inhibent les processus pathologiques clés, atténuent la fibrose pulmonaire et présentent une toxicité systémique négligeable. Cette plateforme est prometteuse en tant que traitement efficace de la fibrose pulmonaire idiopathique (FPI) et d'autres maladies pulmonaires.

Les chercheurs ont préparé avec succès les nanoparticules PEI-GBZA/siIL-11 et ont mené des études expérimentales à plusieurs niveaux pour valider ces conclusions sous différents angles.

1. Préparation et caractérisation des nanoparticules PEI-GBZA/siIL-11

Les chercheurs ont réussi à synthétiser le PEI-GBZA par des réactions de condensation d'amide et l'ont mélangé à du siRNA pour former des nanoparticules de PEI-GBZA/siRNA. Les expériences ont montré que le PEI-GBZA encapsulait efficacement le siRNA à des rapports massiques PEI-GBZA/siRNA de 1,25 et plus, l'efficacité d'absorption cellulaire la plus élevée étant observée à un rapport de 2,5:1. Après nébulisation, les nanoparticules ont conservé un potentiel zêta, une taille de particule et une morphologie stables, ce qui leur a permis d'atteindre une efficacité d'encapsulation élevée de 91,8 à 92,6 %. Le PEI-GBZA a protégé efficacement le siRNA de la dégradation par la ribonucléase (RNase) et est resté stable dans différents environnements de pH.
Nanoparticules d'ARNsi A/si

2. Suppression de la fibrose pulmonaire in vitro par les nanoparticules PEI-GBZA/siIL-11

En utilisant les nanoparticules PEI-GBZA/siIL-11 préparées, les chercheurs ont mené des expériences in vitro avec des fibroblastes embryonnaires de souris (MEF) et des cellules épithéliales pulmonaires de souris-12 (MLE-12). Les résultats ont démontré que ces nanoparticules inhibaient de manière significative la migration cellulaire, réduisaient la génération d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) et diminuaient l'expression de l'α-actine musculaire lisse (α-SMA) et du collagène de type I alpha 1 (COL1A1), supprimant ainsi de manière efficace la progression de la fibrose pulmonaire.

3. Rétention efficace des nanoparticules PEI-GBZA/siRNA inhalées dans les tissus pulmonaires

Des études ont confirmé que le PEI-GBZA/siIL-11 inhibait efficacement l'expression de l'IL-11 dans des expériences cellulaires, réduisant ensuite les niveaux d'α-SMA et de COL1A1 et inhibant la migration cellulaire. Une étude plus approfondie de sa distribution dans les tissus pulmonaires de souris a révélé qu'après inhalation par nébulisation, l'intensité de la fluorescence des nanoparticules PEI-GBZA/siRNA augmentait de manière significative dans les tissus pulmonaires. Elles se sont principalement accumulées dans les lésions fibrotiques pulmonaires et ont été absorbées par les cellules épithéliales, les cellules endothéliales et les cellules immunitaires du poumon. Simultanément, les expériences ont prouvé que les nanoparticules PEI-GBZA/siIL-11 possédaient une bonne biosécurité.

4. Traitement de la fibrose pulmonaire avec les nanoparticules PEI-GBZA/siIL-11

Un modèle murin de fibrose pulmonaire induite par la bléomycine a été établi pour évaluer l'efficacité thérapeutique des nanoparticules de PEI-GBZA/siIL-11. Les résultats ont montré que ces nanoparticules réduisaient efficacement l'hémorragie et la nécrose dans les tissus pulmonaires de la souris, diminuaient les niveaux de ROS, l'expression de α-SMA, COL1A1 et TGF-β1, réduisaient les niveaux d'hydroxyproline et de cytokines inflammatoires dans les tissus pulmonaires et le liquide de lavage broncho-alvéolaire (BALF), amélioraient la fonction pulmonaire, diminuaient le dépôt de collagène et l'effondrement alvéolaire, et réduisaient la proportion de cellules inflammatoires telles que les neutrophiles et les macrophages, démontrant ainsi d'excellents effets anti-fibrotiques.

Cette étude a utilisé le système de pléthysmographie du corps entier développé indépendamment par Tow-Int Technology pour mener des études comparatives sur la fonction pulmonaire dans les modèles de souris. Une série de paramètres respiratoires ont été obtenus, comme le montre la figure 6 K-P : rapport temps d'inspiration/expiration (Ti/Te), fréquence respiratoire, débit expiratoire à 50 % (EF50), Penh, débit inspiratoire de pointe (PIF) et débit expiratoire de pointe (PEF). Ces données ont permis d'étayer solidement les expériences.

【Reference】

Dong S, Fang H, Zhu J, et al. Inhalable siRNA Targeting IL-11 Nanoparticles Significantly Inhibit Bleomycin-Induced Pulmonary Fibrosis. ACS Nano. 2025;19(2):2742-2758. doi:10.1021/acsnano.4c15130