Nanonitrator : nouvel activateur des effets protecteurs du nitrate inorganique, fondé sur une approche d'apprentissage en essaim

Jul 07, 2023

12 mai 2023

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par Science China Press

La radiothérapie est actuellement la principale forme de traitement des tumeurs malignes de la tête et du cou telles que le carcinome du nasopharynx. Dans le champ de rayonnement d'une tumeur, les glandes salivaires subissent fréquemment des dommages importants suite à l'irradiation, entraînant une xérostomie et une série de syndromes buccaux, qui affectent gravement la qualité de vie des patients.

En 1998, l'équipe de recherche dirigée par le professeur Songlin Wang a établi un modèle de cochons miniatures pour simuler les lésions cliniques des glandes salivaires induites par les radiations dans la région de la tête et du cou. Le modèle a été utilisé dans une série d'études sur le mécanisme des lésions radio-induites des glandes salivaires ainsi que sur la reconstruction fonctionnelle des glandes endommagées.

L'équipe a découvert qu'une supplémentation en nitrate inorganique exogène pouvait protéger de manière significative la morphologie et la fonction des glandes salivaires contre les lésions dues aux radiations, suggérant un nouveau mode de prévention et de traitement.

La plupart des études expérimentales existantes sur la thérapie aux nitrates inorganiques sont basées sur l'administration orale, y compris l'ajout de nitrates aux aliments et à l'eau potable. Les nitrates administrés par voie orale ont une faible biodisponibilité, un métabolisme rapide et une forte fluctuation in vivo, ce qui rend difficile l'obtention de concentrations pharmacodynamiquement actives. Pour résoudre ces problèmes et faciliter les applications cliniques, l'équipe a développé avec succès un système de prédiction de combinaison de médicaments basé sur l'apprentissage en essaim.

À l'aide d'un modèle d'apprentissage en profondeur, le système a été formé sur les données d'interaction médicament-voie pour construire un réseau de voie médicament. Un réseau de neurones à convolution graphique a été utilisé pour construire un réseau médicament-cible afin de découvrir les combinaisons médicamenteuses optimales. Le système a été utilisé pour identifier avec succès la vitamine C comme médicament optimal pour la co-administration avec le nitrate de sodium. Cette découverte fournit de nouvelles idées et méthodes pour la co-administration de médicaments, avec des implications cliniques importantes pour la prévention de diverses maladies.

À partir de là, le rapport optimal entre nitrate et vitamine C a été déterminé à l'aide de la technologie de microencapsulation pour le criblage et l'optimisation de la formulation à libération contrôlée. Ainsi, un nanomédicament hydrophobe nommé Nanonitrator a été préparé, en utilisant une solution de matériau de base contenant du nitrate de sodium, de la vitamine C et du chitosan 3000, tandis que la carboxyméthylcellulose sodique (Na-CMC) et la pectine ont été utilisées comme matériaux de paroi.

Les matériaux du noyau et de la paroi ont été mélangés, lyophilisés et broyés sous forme de poudre. Les différentes valeurs de pH des solutions gastro-intestinales testées in vitro ont confirmé que Nanonitrator est adapté aux formes galéniques orales.

En raison de leur capacité à améliorer de manière significative la transduction du signal de la voie PI3K-Akt, Nanonitrator a montré de meilleurs effets dans le maintien de l'homéostasie intracellulaire que le nitrate de sodium seul ou le nitrate de sodium combiné dans un mélange physique avec de la vitamine C à des doses orales équivalentes. Nanonitrator a réduit le stress oxydatif radio-induit dans les cellules des glandes salivaires, réduit la teneur en ROS, maintenu l'homéostasie du calcium cellulaire, protégé la morphologie et la fonction mitochondriales et diminué le nombre de cellules apoptotiques.

Ces résultats suggèrent que Nanonitrator pourrait être développé comme une nouvelle thérapie aux applications multiples, avec le potentiel de jouer un rôle important dans la prévention et le traitement des maladies chroniques associées. De plus, cette étude fournit de nouvelles idées pour le développement de nouveaux médicaments à base de sels inorganiques.

Les travaux sont publiés dans la revue Science Bulletin.

Plus d'information: Wen Pan et al, Nanonitrator : nouvel activateur des effets protecteurs du nitrate inorganique, fondé sur une approche d'apprentissage en essaim, Science Bulletin (2023). DOI : 10.1016/j.scib.2023.03.043

Fourni par Science China Press