La thérapie génique non virale offre un espoir pour les lombalgies chroniques

Dans une étude récente publiée dans la journal Biomaterials, des chercheurs ont développé une nouvelle thérapie génique non virale pour traiter les maux de dos discogènes (DBP) en délivrant le facteur de transcription Forkhead. Encadré F1 (FOXF1) utilisant des vésicules extracellulaires modifiées (eEV) dans des disques intervertébraux dégénératifs (IVD) in vivo.

Les lombalgies chroniques (LBP) sont un problème mondial croissant en raison du vieillissement de la population et de l'aggravation des problèmes d'opioïdes. Les traitements actuels incluent un soulagement à court terme ou des interventions chirurgicales coûteuses, soulignant la nécessité de thérapies non addictives et moins invasives.

Les thérapies biologiques actuelles, notamment l'administration de facteurs de croissance, la thérapie cellulaire et les thérapies géniques virales, peuvent réduire la dégénérescence dans les modèles animaux et humains. Cependant, des préoccupations telles que les effets à court terme, une faible efficacité à long terme et une immunogénicité et une tumorigénicité inutiles peuvent empêcher l'application directe de ces méthodes.

Dans cette étude, les chercheurs ont mis au point une thérapie génique non virale pour la dégénérescence des disques intervertébraux (IVD) à l'aide de FOXF1-eEV.

Les chercheurs ont transfecté des fibroblastes embryonnaires primaires de souris (PMEF) avec un plasmide contenant FOXF1 ou pCMV6 comme contrôle et ont caractérisé des échantillons d'eEV à l'aide d'un test de suivi des nanoparticules (NTA).

Ils ont évalué le chargement efficace de cargaisons moléculaires dans les eEV à l'aide de la réaction en chaîne par polymérase-transcription inverse quantitative (qRT-PCR) et de la PCR conventionnelle. L'analyse par Western blot a identifié FOXF1 et des protéines EV spécifiques dans les formations eEV. L'équipe a utilisé des plasmides qui améliorent les régions de polylinker en amont et en aval pour déterminer la présence de l'ADN du plasmide FOXF1 dans les cellules du donneur et a généré des eEV.

Ils ont examiné l'ARNm complet produit à partir d'ADN plasmidique dans des eEV et des cellules de donneurs.

Les chercheurs ont créé des vésicules extracellulaires avec des facteurs de transcription pour restaurer la fonction tissulaire et modifier les réponses à la douleur dans un modèle animal de DBP.

Ils ont identifié des véhicules électriques pour transporter et distribuer FOXF1 aux disques intervertébraux endommagés dans un modèle murin de maux de dos discogènes afin de déterminer l'inhibition par FOXF1 eEV de la dégénérescence des disques intervertébraux.

L'équipe a combiné des tests biomécaniques sur des disques intervertébraux de souris avec l'imagerie, les modifications de la matrice extracellulaire (ECM) et les réponses à la douleur évaluées après 12 semaines pour confirmer les changements de structure et de fonction, ainsi que la douleur induite par l'intervention thérapeutique.

Les évaluations de la douleur préopératoires et post-traitement comprenaient une tomodensitométrie (micro-CT), une imagerie par résonance magnétique (IRM), des tests mécaniques, une coloration au bleu Alcian (AB) et au rouge picrosirius (PSR), un test au bleu de diméthylméthylène et une immunohistochimie (IHC). ) ).

L'étude impliquait une technique chirurgicale dans laquelle les chercheurs ont injecté de la Buprénorphine ER par voie sous-cutanée à des souris pour contrôler la douleur postopératoire.

L'équipe a effectué des évaluations comportementales avant l'opération et toutes les deux semaines de quatre à douze semaines après l'opération, en utilisant diverses techniques telles que le test en champ ouvert, la plaque froide, la suspension de la queue et la suspension par fil.

Le test en champ ouvert a évalué l'activité spontanée des souris ; les tests sur plaque froide ont mesuré l'hyperalgésie thermique ; Les tests de suspension de la queue mesuraient la douleur axiale ; et les tests de suspension par fil ont mesuré la résistance.

Douze semaines après l'opération, l'équipe a disséqué la colonne lombaire des animaux, en utilisant le traçage du nerf fémoral et de l'artère pour identifier les disques intervertébraux entre L4 et L5, L5 et L6, et L6 et S1 IVD. Ils ont utilisé l'IVD L5/L6 pour évaluer l'histologie et déterminer la teneur en glycosaminoglycanes (GAG).

Les eEV FOXF1 ont considérablement réduit les réponses à la douleur tout en restaurant la structure et la fonction du DIV, notamment en améliorant la hauteur du disque, l'hydratation des tissus, la teneur en protéoglycanes et les propriétés mécaniques.

L'étude s'est concentrée sur la libération d'eEV chargés de FOXF1 à partir de fibroblastes primaires transfectés avec le facteur de transcription FOXF1. La RT PCR quantitative a montré une augmentation significative des niveaux de transcription de l'ARNm de FOXF1 et des niveaux d'ARNm de FOXF1 transcrits sur toute la longueur par rapport aux cellules transfectées avec pCMV6.

La thérapie FOXF1 eEV peut réduire les réponses douloureuses dans un modèle murin de ponction discale lombaire pendant 12 semaines maximum. Les souris femelles ont montré des temps d'acquisition plus longs dans le groupe traité par FOXF1 que dans le groupe lésé, qui ont duré au moins 12 semaines après le traitement.

La thérapie FOXF1 eEV a amélioré l'hydratation et la hauteur des tissus IVD chez les animaux blessés et dégénératifs in vivo tout en maintenant les niveaux d'hydratation et l'intensité de l'image IVD pondérée en T2.

Cependant, l'équipe a observé une diminution de la hauteur du disque chez les animaux blessés et les animaux traités avec pCMV6 eEV. Les souris traitées avec FOXF1 eEV n'ont présenté aucune réduction de la hauteur du disque 12 semaines après le traitement. Le sexe n'a pas influencé les résultats fonctionnels.

Les eEV FOXF1 ont restauré la fonction mécanique des DIV endommagés et dégénérés in vivo. Sous contrainte axiale, les DIV traités par FOXF1 eEV ont montré une rigidité NZ normalisée plus élevée que les DIV endommagés.

Dans des conditions de fluage, les DIV endommagés présentaient des déplacements de fluage normalisés accrus, indiquant une diminution de la rigidité élastique de fluage normalisée.

Les résultats montrent que la réduction de la teneur en GAG dans les DIV endommagés augmente la flexibilité mécanique, mais que la thérapie eEV prévient la perte de glycosaminoglycanes et les modifications ultérieures de la fonction mécanique.

Les eEV FOXF1 ont provoqué des changements structurels et fonctionnels dans l'IVD en augmentant les niveaux de protéoglycanes et de GAG.

Les résultats de l'étude ont montré que les eEV chargés de facteurs de transcription développementaux peuvent traiter des maladies articulaires douloureuses telles que la DBP en délivrant ces facteurs de transcription aux articulations dégénératives et douloureuses d'IVD.

Cette stratégie peut aider à réduire les anomalies structurelles et fonctionnelles causées par la maladie, ainsi qu'à réguler les réponses à la douleur spécifiques au sexe.

Les chercheurs ont également recommandé d'utiliser des facteurs de transcription développementaux tels que FOXF1 pour convertir les cellules NP dégénératives en un état pro-anabolique in vivo. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour déterminer son efficacité thérapeutique.