Les ingénieurs de l’Université de Stanford ont développé une technologie de stockage d’hydrogel injectable qui permet d’injecter le médicament GLP-1 tous les quatre mois, au lieu d’injections répétées chaque jour. Ce produit médicamenteux à injection unique à base d'hydrogel peut réduire considérablement la fréquence des interventions thérapeutiques, améliorer considérablement la qualité de vie des patients et réduire les complications du traitement du diabète.

Les ingénieurs en matériaux de l'Université de Stanford ont développé un nouveau système d'administration d'hydrogel qui convertit les injections quotidiennes ou hebdomadaires de médicaments contre le diabète et la gestion du poids (tels que Ozempic, Mounjaro, Trulicity, Victoza, etc.) en injections tous les quatre mois. Les chercheurs pensent, dans une nouvelle étude publiée dans Cell Reports Medicine le 21 novembre, que ce système améliorera considérablement la gestion du diabète et du poids, augmentera l'observance thérapeutique des patients et aidera les patients atteints de diabète de type 2 à améliorer leur santé à long terme.

Ces médicaments agissent en imitant l’hormone glucagon-like peptide 1 (GLP-1). Mais si ces médicaments peuvent aider les gens à gérer leur alimentation et leur poids, les injections quotidiennes ou hebdomadaires peuvent constituer un fardeau pour de nombreux patients.

Eric Appel, professeur agrégé au Département de science et d'ingénierie des matériaux de l'Université de Stanford et chercheur principal du nouvel hydrogel, a déclaré : « L'observance du traitement est l'un des plus grands défis dans la gestion du diabète de type 2. Seulement trois injections par an permettront aux patients diabétiques ou obèses d'adhérer plus facilement à leur traitement.

500 millions de personnes dans le monde souffrent de diabète de type 2, dont 130 millions rien qu'aux États-Unis. On estime que le coût annuel du traitement aux États-Unis s’élève à 400 milliards de dollars. Le GLP-1, un médicament récemment sorti, a été salué comme un « médicament miracle » qui a peu d'effets secondaires et peut contrôler efficacement l'apport énergétique en aidant les patients à augmenter la satiété, à réduire la faim et à cibler d'autres effets alimentaires liés à la récompense.

Nouvel hydrogel nanocomposite

Le secret des hydrogels réside dans les propriétés physiques uniques des nanoparticules qui les composent. Les hydrogels ne sont pas nouveaux – par exemple, les lentilles de contact que de nombreuses personnes portent aujourd’hui en sont fabriquées – mais ces hydrogels sont conçus pour résister à la déchirure et conserver leur forme. L’hydrogel est conçu avec des polymères et des nanoparticules faiblement liés les uns aux autres, de sorte qu’ils restent ensemble comme un gel mais se dissipent lentement avec le temps. Les hydrogels sont des réseaux de chaînes polymères et de nanoparticules qui maintiennent les molécules médicamenteuses en place jusqu'à ce que le réseau se dissolve, libérant ainsi le médicament.

"Notre hydrogel fond sur une période de plusieurs mois, comme un morceau de sucre dans l'eau se dissolvant molécule par molécule", explique Appel. "Je dis souvent que l'hydrogel est maintenu par une sorte de velcro moléculaire qui adhère bien mais qui peut être facilement démonté."

Le nouvel hydrogel, techniquement connu sous le nom d'hydrogel polymère-nanoparticule (PNP), a un débit de fluide « juste suffisant » pour être facilement injecté avec une aiguille disponible dans le commerce, et est suffisamment stable dans le corps pour durer jusqu'à quatre mois. Les molécules médicamenteuses GLP-1 sont formulées dans l’hydrogel. Au fil du temps, l’hydrogel fond lentement et les molécules médicamenteuses sont également emballées.

Votre médecin injectera un petit morceau d'hydrogel contenant le médicament à un endroit pratique sous la peau, comme l'aisselle. Pour les ingénieurs, la clé était de savoir comment concevoir l’hydrogel de manière à ce qu’il soit suffisamment petit pour être confortable et discret pour le patient, mais suffisamment grand et durable pour durer quatre mois complets. Appel pense que son équipe a atteint cette mesure de contrôle.

"Nous avons choisi la période de quatre mois pour correspondre à celle pendant laquelle les gens consulteraient réellement leur médecin ou leur endocrinologue, c'est pourquoi nous avons été si précis sur la période de libération", a déclaré Appel.

Le potentiel est prometteur

Jusqu’à présent, l’équipe a testé avec grand succès le nouveau système d’administration de médicaments sur des souris de laboratoire. Une seule injection de cette thérapie à base d’hydrogel a amélioré la gestion de la glycémie et du poids chez les rats par rapport aux injections quotidiennes d’un médicament commercial majeur.

Bien que cet hydrogel particulier ait été conçu spécifiquement pour un programme de test du GLP-1 de quatre mois, l’équipe a réussi à régler le délai de libération pour qu’il s’étende de quelques jours à six mois. Ce système a été utilisé dans d’autres protéines, vaccins et même cellules thérapeutiques, et il est prouvé que les médicaments GLP-1 réduisent également le risque de maladies cardiovasculaires. Tous ces signes laissent entrevoir des applications potentielles de ce système d’administration de médicaments pour d’autres médicaments et d’autres pathologies. Des résultats très prometteurs ont même été obtenus chez des enfants diabétiques de type 1.

Les chercheurs le testeront ensuite sur des porcs, dont la peau et le système endocrinien ressemblent le plus à ceux des humains. Si ces essais se déroulent comme prévu, nous pourrions avoir des essais cliniques sur des humains d’ici un an et demi à deux ans.

"Au minimum, nous avons ouvert la voie à une libération prolongée de traitements antidiabétiques et anti-obésité basés sur le GLP-1, qui pourraient avoir des effets bénéfiques dans le traitement du diabète de type 2 et peut-être d'autres maladies", a déclaré Appel.