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31 Août 2021

Un médicament orphelin adapté en thérapie inhalable contre le SARS-CoV-2

Alfatestlab est fier de reporter ci-dessous le résumé d'un article très intéressant publié en octobre 2020 par notre client Kedrion, dans lequel sont décrites certaines analyses effectuées par le laboratoire Alfatestlab[1].

L'infection par le SARS-CoV-2 est associée à une coagulopathie pulmonaire, qui provoque le dépôt de fibrine dans les espaces aériens et le parenchyme pulmonaire. Les lésions pulmonaires qui en résultent compromettent la fonction pulmonaire des patients et augmentent la mortalité, ou se traduisent par des lésions pulmonaires permanentes pour ceux qui se rètablissent après l’infection par le COVID-19. Par conséquent, une fibrinolyse pulmonaire locale peut être efficace pour dégrader les caillots de fibrine préexistants et réduire la transformation des lésions pulmonaires en cicatrices durables.

Avec comme objectif un transfert direct bench-to-bedside  c’est à dire « du laboratoire au chevet du malade » , Piras et al. se sont concentrés sur l'aérosolisation d'un médicament orphelin (OMP) pour la conjonctivite ligneuse : le collyre de plasminogène humain (PLG-OMP). Lw plasminogène est considéré comme un acteur clé dans les processus de fibrinolyse.  Ainsi, la solution stérile et sans conservateur déjà disponible garantit la qualité GMP de la production et répond aux exigences de la pharmacopée européenne relative aux préparations liquides pour nébulisation ou aérosols. Dans cette étude, l'aérosolisation du PLG-OMP a été évaluée tant du point de vue technologique que de la stabilité, à travers une nébulisation par jet ou par ultrasons. Il s'agit de la première étude qui se concentre sur les aspects technologiques et biochimiques du plasminogène aérosolisé, qui pourraient affecter à la fois l'efficacité du traitement et l'administration de la dose clinique. Les preuves croissantes de la nécessité d'un traitement fibrinolytique local clinique chez le patient COVID-19 et la disponibilité immédiate du PLG-OMP, une solution facile à manipuler et facilement aérosolisable, pourraient se traduire in une rapide évaluation clinique de l'efficacité clinique du traitement chez le patient COVID-19.

En effet, l'administration par voie inhalée permet une délivrance directe du médicament au site d'action, favorisant ainsi l'apparition rapide des effets thérapeutiques. L'administration par voie pulmonaire permet d'obtenir localement des doses élevées de médicament, limitant ainsi la toxicité systémique et les effets secondaires, qui peuvent survenir dans le cas d’une administration par voie parentérale [16]. L'administration in loco de plasminogène pourrait permettre une action ciblée et non généralisée, qui ne serait pas réalisable par la voie parentérale. L'administration par inhalation est strictement liée à l'utilisation de dispositifs médicaux, tels que les nébuliseurs, les inhalateurs à pression, etc. D’un point de vue pratique et clinique, la façon la plus simple d'introduire un médicament par aérosol est de procéder à la nébulisation en de sa solution aqueuse. Il existe actuellement trois principales technologies de nébulisation, à savoir la nébulisation pneumatique (jet), la nébulisation ultrasonique et la nébulisation par membrane vibrante microperforée. Chaque dispositif est conçu pour produire des aérosols dont la taille des gouttelettes est contrôlée afin d'atteindre différents segments des voies respiratoires. Cependant, chaque technique de nébulisation provoque un stress de cisaillement et une augmentation de température  qui peuvent affecter les propriétés physico-chimiques du médicament, limitant ainsi son action thérapeutique [17].

Il est donc obligatoire d'évaluer la nébulisation de la forme galénique du médicament afin d'établir son aptitude à la nébulisation, tant en termes de distribution de la taille des gouttelettes d'aérosol que de stabilité du médicament lors de la nébulisation. Parmi les trois technologies, la membrane vibrante est la plus récente mais la plus chère, moins agressive mais encore peu répandue. Les nébuliseurs à jet sont considérés comme la référence en matière d'administration de médicaments en milieu clinique, mais les forces de cisaillement mécaniques peuvent endommager les principes actifs administrés. Quant aux nébuliseurs à ultrasons, ils sont souvent associés à une forte dégradation en raison à la fois de la contrainte de cisaillement à l'interface air-liquide et du mécanisme de cavitation, ainsi que de la dissipation d'énergie sous forme de chaleur. Cette dernière technique est considérée comme délétère pour les proteines, qui sont sujets à unfolding et dénaturation [17,18]. Le choix de a technique de nébulisation doit donc être fait en fonction du produit pharmaceutique à administrer et de la thérapie, à la suite d’études précliniques [19].

Dans cette étude, la nébulisation par jet et par ultrasons ont été évaluées pour l'administration pulmonaire de plasminogène, à travers une solution aqueuse homogène de grade pharmaceutique de la protéine dérivée du plasma. Le plasminogène dérivé du plasma (PLG) de grade pharmaceutique est disponible en pharmacie sous forme de gouttes ophtalmiques (Kedrion S.p.A.) pour le traitement de la conjonctivite ligneuse, médicament orphelin (OMP) selon la loi italienne 648/96. Les auteurs reportent que les exigences de la 10ème édition de la Pharmacopée Européenne (Ph. Eur.) pour les solutions inhalées sont similaires à celles des gouttes ophtalmiques (solutions) et que la forme posologique préparée selon les normes GMP garantit la sécurité et la qualité pharmaceutique, permettant donc un transfert direct bench-to-bedside.

Distribution de la taille des gouttelettes

Des mesures de diffraction laser ont été effectuées chez Alfatestlab pour déterminer la distribution de la taille des gouttelettes des aérosols  formés à partir des solutions PLG-OMP et des solutions isotoniques (iPLG-OMP) préparées par simple dilution de PLG-OMP avec de la solution physiologique NaCl 3%. Comme le montre la figure 3, les aérosols obtenus ont une distribution de la taille des particules (PSD) superposable à celle obtenue pour la solution de référence NaCl 0,9 %, quelle que soit la technique nébulisation utilisée. Aucune différence significative n'a été observée entre la PLG-OMP et l'iPLG-OMP lorsqu'elles ont été soumises au même réglage de nébulisation (tableau 3). Les propriétés physiques des solutions PLG-OMP et iPLG-OMP sont similaires à celles de la solution saline physiologique, donc ces résultats confirment ce qui était attendu en terme d’analyse granulométrique.

 

Par ailleurs, l’aérosol produit par la nébulisation à ultrasons n'est pas homogène dans le temps, comme l’indique la valeur de transmission du détecteur 0 pendant toute la durée de la nébulisation (données non rapportées). Les résultats ont mis en évidence une distribution de taille polymodale hétérogène, montrant des gouttelettes dont diamètre médian s’étend sur deux ordres de grandeur. Ce comportement est enregistré à la fois pour la solution physiologique de référence et pour les échantillons étudiés, et indique clairement les limitations du dispositif à ultrasons. La large polydispersité obtenue avec la nébulisation US est confirmée par la valeur élevée du SPAN (Tableau 3).

 

En revanche, dans le cas des nébulisations par jet, les aérosols générés ont une distribution granulométrique étroite, avec de petites valeurs de SPAN et des diamètres moyen analogues à ceux obtenus pour la solution de référence NaCl. Ces paramètres se situent dans la fourchette indiquée par le fabricant de l'appareil. Il convient également de noter que les pourcentages du nombre de gouttelettes inférieures à 10 µm et à 5 µm dépendent strictement des paramètres de nébulisation et non de l'échantillon de solution nébulisée, puisque les solutions de PLG-OMP et de iPLG-OMP ont les   mêmes propriétés physiques  que la solution de référence NaCl. En particulier, un débit d’air inferieur (J2) génère à un plus grand dv(50), avec environ 60% et 25% de gouttelettes de taille inférieure à 10 µm et 5 µm, respectivement. Un meilleur rendement est obtenu avec le réglage J3, qui fournit une contrainte de cisaillement plus élevée et, par conséquent, des particules de taille inférieure, avec plus de 80% et plus de 40% de gouttelettes de taille inférieure à 10 µm et 5 µm, respectivement.

La nébulisation par jet permet donc de préparer efficacement un aérosol adapté au dépôt pulmonaire. Par ailleurs, l'étude biochimique a mis en évidence un maintien substantiel de l'intégrité des protéines avec un pourcentage de bande de plasminogène natif > 90%, conformément aux spécifications de qualité de PLG-OMP. De manière cohérente, l'activité spécifique du plasminogène est maintenue dans la fourchette 4,8-5,6 UI/mg (PLG-OMP pré-nébulisation : 5,0 UI/mg).

Conclusion

Cette étude a permis d’évaluer la faisabilité de l'administration de plasminogène inhalable, préparés à partir d’un médicament orphelin à base de plasminogène humain (PLG-OMP). La recherche a montré que, même si aucune des conditions testées ne dégradait massivement le plasminogène, la nébulisation par ultrasons et par jet du PLG-OMP n'était pas interchangeable. La solution de PLG-OMP peut être nébulisée telle quelle, mais s’il devait s'avérer nécessaire de diluer le PLG-OMP en iPLG-OMP dans un contexte clinique, il peut toujours être nébulisé, bien qu'il faille s'attendre à une activité inférieure du médicament.

Au vu de l'approbation récente d'essais cliniques basés sur l'inhalation de médicaments fibrinolytiques tels que le t-PA [42], la présente étude ouvre la voie à des régimes thérapeutiques basés sur la reconversion de la PLG-OMP en médicament inhalable. Les données précliniques acquises sont utiles pour le transfert direct bench-to-bedside  c’est à dire « du laboratoire au chevet du malade » de la PLG-OMP dans le traitement des patients COVID-19, en vue de l’évaluation des aspects liés à la sécurité et à la corrélation dose/efficacité.

 

References
1. A.M. Piras, Y. Zambito, M. Lugli, B. Ferro , P.Roncucci , F. Mori, A, Salvatore, E. Ascione, M. Bellini and R. Crea Repurposing of Plasminogen: An Orphan Medicinal Product Suitable for SARS-CoV-2 Inhalable Therapeutic. Pharmaceuticals 2020, 13, 425
17 "Targeting Chronic Inflammatory Lung Diseases Using Advanced Drug Delivery Systems": https://www.sciencedirect.com/book/9780128206584/targeting-chronic-inflammatory-lung-diseases-using-advanced-drug-delivery-systems
16. Videira, M.; Llop, J.; Sousa, C.; Kreutzer, B.; Cossío, U.; Forbes, B.; Vieira, I.; Gil, N.; Silva-Lima, B. Pulmonary Administration: Strengthening the Value of Therapeutic Proximity. Front. Med. 2020, 7. [CrossRef] [PubMed]
17. Hertel, S.; Winter, G.; Friess, W. Protein stability in pulmonary drug delivery via nebulization. Adv. Drug Deliv. Rev. 2015, 93, 79–94. [CrossRef] [PubMed]
18. Chang, K.H.; Moon, S.-H.; Oh, J.Y.; Yoon, Y.-S.; Gu, N.; Lim, C.-Y.; Park, B.J.; Nam, K.C. Comparison of Salbutamol Delivery Efficiency for Jet versus Mesh Nebulizer Using Mice. Pharmaceutics 2019, 11, 192. [CrossRef] [PubMed]
19. Adorni, G.; Seifert, G.; Buttini, F.; Colombo, G.; Stecanella, L.A.; Krämer, I.; Rossi, A. Aerosolization Performance of Jet Nebulizers and Biopharmaceutical Aspects. Pharmaceutics 2019, 11, 406. [CrossRef]
42. ClinicalTrials.gov. Nebulised Rt-PA for ARDS Due to COVID-19 (PACA). Identifier: NCT04356833. Available online: https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT04356833 (accessed on 10 October 2020).


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