Fini les seringues : Minitab aide la recherche pharmaceutique dans le domaine de l'administration orale de protéines

Chez les patients atteints de maladies chroniques comme le diabète, le traitement des symptômes impose souvent plusieurs injections quotidiennes d'un médicament, tel que l'insuline.

Malheureusement, pour être efficaces, l'insuline et de nombreux autres traitements injectables doivent être injectés à l'aide d'une seringue dans la couche de graisse située sous le derme. Les protéines contenues dans ces médicaments sont extrêmement sensibles au système digestif humain et sont souvent digérées avant d'avoir pu pénétrer dans le flux sanguin du patient et faire effet.

Qu'en serait-il si les médicaments à base de protéines comme l'insuline pouvaient être administrés oralement, et non plus par injection ? Les patients souffrant de diabète éviteraient ainsi le désagrément de subir des injections et pourraient prendre leur traitement de manière plus pratique, sous forme de comprimés.

Le Dr Hajaratul Najwa Mohamed, maître de conférences et chercheuse au Terengganu Advanced Technical University College (TATIUC), en Malaisie, a mené une étude clinique visant à développer une formule protéique encapsulable sous forme de comprimé qui résisterait à la détérioration dans le tube digestif et permettrait une diffusion efficace dans le système sanguin du patient. Pour déterminer une formule optimale permettant d'administrer le médicament aux patients de façon ciblée et contrôlée, le Dr Mohamed a eu recours à Minitab Statistical Software.

Des recherches récentes ont montré que certains polymères biodégradables et biocompatibles pourraient se prêter à l'encapsulation des protéines après un traitement spécial visant à en modifier la structure pour qu'elles se présentent sous forme de perles. Reste à déterminer le type et la quantité de polymère à utiliser dans ces perles pour obtenir une libération optimale des protéines dans le système sanguin.

Le Dr Mohamed a étudié deux polymères biodégradables, l'alginate et le glucomannane de konjac (KGM). Ces polymères sont tous les deux d'origine naturelle et indigestes, ce qui fait de leur formulation sous forme de perles d'excellents véhicules pour le transport de protéines dans l'environnement agressif du tube digestif humain.

En appliquant une technique statistique appelée plan d'expériences, le Dr Mohamed a utilisé Minitab pour planifier et mener une étude visant à évaluer l'influence de différentes quantités de perles d'alginate et de KGM sur trois variables de réponse, à savoir l'efficience globale d'encapsulation des protéines, le pourcentage de libération des protéines deux heures après l'ingestion et le temps nécessaire à la libération complète des protéines ingérées. L'expérience en elle-même a été effectuée « in vitro », c'est-à-dire dans un environnement permettant de recréer le comportement des gélules après ingestion. L'albumine de sérum bovin (ASB) a été choisie comme protéine modèle pour l'expérience, car elle est représentative des protéines types susceptibles de faire l'objet du processus d'encapsulation.

Le Dr Mohamed a décidé d'effectuer un plan d'expériences composite centré, qui est un plan de surface de réponse couramment utilisé. « L'utilisation d'un plan composite centré dans un outil statistique comme Minitab est très utile pour la recherche pharmaceutique. Nous pouvons ainsi étudier l'effet de variables indépendantes, ainsi que leur influence sur des réponses données lorsqu'elles sont modifiées simultanément, explique le Dr Mohamed. Cette méthode permet d'obtenir des résultats statistiquement fiables en effectuant moins d'essais expérimentaux ».

Un plan de surface de réponse a ainsi été utilisé pour tester trois niveaux de quantité d'alginate et de KGM, avec 11 essais expérimentaux.

Le Dr Mohamed a ensuite créé des diagrammes de surface en 3D dans Minitab pour visualiser les effets de l'alginate et du KGM sur l'efficience globale d'encapsulation des protéines, le pourcentage de libération des protéines deux heures après l'ingestion et le temps nécessaire à la libération complète des protéines ingérées.

diagramme de surface de réponse

Des diagrammes de surface comme celui présenté ci-dessus ont permis au Dr Mohamed de mieux cerner les effets des facteurs sur chaque réponse. Elle a ainsi découvert que le pourcentage d'efficience d'encapsulation des protéines augmente en même temps que la quantité d'alginate et de KGM.

Toujours à l'aide de Minitab, le Dr Mohamed a créé des graphiques de contour en 2D pour représenter visuellement les valeurs de réponse, ce qui lui a permis d'analyser plus précisément l'influence de différentes valeurs de facteurs sur les variables de réponse.

diagramme de surface de contour

Enfin, le Dr Mohamed a utilisé la fonction d'optimisation des réponses de Minitab pour déterminer les niveaux d'alginate et de KGM optimaux pour les trois réponses. « La réponse optimale a été obtenue avec 4 % d'alginate et 0,6 % de KGM, indique-t-elle. Cette formulation a efficacement amélioré la stabilité de la protéine encapsulée dans un environnement acide simulant le système digestif humain et présente un taux satisfaisant de libération graduelle des protéines ».

Bien que cette étude ne puisse pas refléter exactement l'efficacité des protéines encapsulées lorsqu'elles seront ingérées par de véritables patients humains, elle offre des résultats précieux pour les recherches ultérieures dans ce domaine.

« Les découvertes de cette étude montrent que, utilisés à des niveaux optimaux, l'alginate et le KGM pourraient éventuellement être utilisés comme véhicule pour la libération de médicaments à base de protéines, ce qui éviterait le recours à des injections fréquentes et douloureuses, souligne le Dr Mohamed. Je voudrais à présent orienter plus spécifiquement mes recherches sur l'encapsulation de l'insuline. Pour cela, les techniques d'optimisation auxquelles j'ai eu recours avec Minitab lors de cette étude me seront d'une aide inestimable ».

Cette étude a été publiée dans le numéro 2 de l'International Journal of Current Pharmaceutical and Clinical Research, volume 5.

En utilisant ce site, vous acceptez l'utilisation de cookies à des fins d'analyse et de personnalisation du contenu. Lisez notre politique

OK