Actuellement, différentes sortes de protéines recombinantes peuvent être utilisées comme agents thérapeutiques. Par exemple, les érythropoïetines et facteurs de croissance sont utilisés pour le traitement des anémies, des désordres hématogéniques et des effets colatéraux des traitements en chimiothérapie, l’insuline dans le cas du diabète, les cytokines pour les maladies auto immunes.
De même, l’hépatite C et certains cancers, La polyarthrite rhumatoïde et le psoriasis, les lymphomes et l’hémophilie sont susceptibles d’utiliser les techniques de transfection, sans oublier les protéines recombinantes pour la cardiologie et les maladies ophtalmiques. La thérapie génique et plus généralement la thérapie cellulaire requièrent que les principes actifs destinés à modifier le métabolisme cellulaire soient protégés contre la dégradation tant qu’ils n’ont pas atteint leur cible. Les milieux extra- et intra-cellulaires sont agressifs vis-à-vis des substances étrangères. Par ailleurs, la taille des charges thérapeutiques à introduire peut être importante à l’échelle de la cellule, comme dans le cas des acides nucléiques, et il est primordial de les compacter pour faciliter leur internalisation.
Les virus recombinants (lentivirus) et les adenovirus (AAV) sont des agents de transfection performants. Cependant, dans tous les cas de production de protéines recombinantes ou de virus recombinants, il faut disposer d’agents de transfection cellulaire robustes, d’utilisation simple et aisément transposable, avec une bonne reproductibilité et un bon rendement avec une faible cytotoxicité
En ce qui concerne la bioproduction, les cellules qui sont utilisées classiquement, Chinese Hamster Ovary (CHO) cells et les Human Embryonic Kidney 293T (HEK293T), peuvent exprimer les transgenes recherchés de façon stable, mais ces clones producteurs sont difficiles à obtenir et leur stabilité varie. La bioproduction se contente parfois de cellules adaptées à la croissance en milieu spécifique dans des cultures en suspension. Par exemple, des particules sont produites communément par transfection de cellules HEK293T avec des ADN plasmidiques. Dans ce but, une méthode largement utilisée fait usage du phosphate de calcium qui souffre cependant de problèmes de reproductibilité et d’efficacité. Plusieurs agents de transfection synthétiques, comme les polymères et les lipides cationiques sont maintenant disponibles sur le marché.
Deux méthodes de transfection sont possibles: la première appelée méthode directe implique l’addition des complexes sur les cellules adhérentes ensemencées deux jours plus tôt. Le milieu de culture est enlevé après 4 heures d’incubation. La seconde méthode appelée transfection inversée implique l’addition des complexes sur des cellules collectées en suspension avant de les ensemencer dans le milieu de culture. Le milieu de culture est échangé le lendemain par du milieu frais après incubation. Après 48 heures le nombre de cellules transfectées et l’expression des gènes sont mesurées par cytométrie et permettent de constater que la transfection inversée semble mieux adaptée à la bioproduction. On cherche donc à effectuer les transfections en suspension qui se prêtent mieux à la bioproduction en grande quantité. Il s’agit en effet de produire éventuellement dans des volumes de l’ordre du mètre cube. C’est à ce moment que la capacité de l’agent de transfection de se prêter aisément à un changement d’échelle devient important, tout en ayant les meilleures performances en termes d’efficacité et de toxicité.
Les performances recherchées concernent aussi bien la production de protéines recombinantes (anticorps monoclonaux et cytokynes) que la production de particules virales pour la thérapie génique. Après étude des divers mécanismes intervenant dans leur métabolisme, Il a été possible de mettre au point des agents de transfection capables de fournir une production avec des titres élevés, permettant, par exemple de faire deux récoltes de virus en 3 jours. Ces mêmes agents peuvent être fonctionnalisés pour un adressage plus efficace avec une cytotoxicité plus faible que les agents actuellement disponibles. Par ailleurs des agents spécialisés dans la « drug delivery » d’éléments thérapeitiques hydrophobes ont pu être mis au point
La société Polytheragene expliquera les performances de certains de ses agents de transfection lors de la Bioproduction#4 B4B connection de février 2015.