Development of lipid nanoparticles-based system to delivery of miR-34a-5p for retinoblastoma treatment

Abstract

Le rétinoblastome (RB) est le cancer intraoculaire le plus fréquent chez les enfants. Les traitements actuels sont généralement adaptés aux risques et entraînent des effets indésirables importants, d'où la nécessité d'élaborer de nouvelles stratégies thérapeutiques. Parmi les candidats, les microARN (miRs), en particulier le miR-34a, sont apparus comme des candidats de choix en raison de leur activité antitumorale dans plusieurs cancers, y compris le RB. Malgré son potentiel, l'applicabilité des miR dans le traitement du cancer reste limitée, principalement en raison des difficultés liées à l'efficacité de l'acheminement du matériel génétique. Pour résoudre ce problème, la présente thèse a exploré le potentiel de deux systèmes basés sur des nanoparticules lipidiques (LNP) pour l'administration du miR-34a. La première approche, une LNP recouverte d'hyaluronane couche par couche (HA-LNP), a été mise en œuvre pour le ciblage spécifique des récepteurs CD44 que l'on trouve couramment dans les cancers du système nerveux central (SNC). Contrairement à d'autres tumeurs NSC, notre étude indique une faible expression de CD44 dans les cellules RB (Y79), ce qui rend cette stratégie inadaptée dans les conditions testées. Face à ce défi, nous avons réorienté nos efforts pour optimiser les formulations standard des LNP, en appliquant un criblage diligent à travers différents lipides cationiques ionisables responsables de l'échappement endosomal et de la délivrance intracellulaire. Nos résultats indiquent que le DODMA est le meilleur candidat pour notre modèle in vitro. Après deux générations d'optimisations, y compris des ajustements dans les compositions molaires des LNP et le rapport N/P, nous avons réussi à délivrer le miR-34a-5p, en observant des effets significatifs de suppression des tumeurs. À notre connaissance, c'est la première fois qu'une LNP chargée de miR-34a a été rapportée pour le traitement de la RB in vitro. Cette observation préliminaire incite à poursuivre les recherches afin de déterminer l'applicabilité potentielle de cette approche dans le traitement de la RB. Retinoblastoma (RB) is the most common intraocular cancer in children. Current treatments are usually risk-adapted and lead to strong adverse effects, urging the need for new therapeutic strategies. Among candidates, microRNAs (miRs), especially miR- 34a, has emerged as a strong candidate due to relevant antitumor activity across several cancers, including RB. Regardless of its potential, the applicability of miR in cancer therapeutics remains limited, mainly associated with struggles in genetic material delivery efficiency. To overcome the issue addressed, the present dissertation explored the potential of two lipid nanoparticle (LNP) based systems for miR-34a delivery. The initial approach, a layer-by-layer hyaluronan-coated LNP (HA-LNP), was implemented for the specific targeting of CD44 receptors commonly found in central nervous system (CNS) cancers. Unlike other NSC tumours, our study indicates a low CD44 expression of RB cells (Y79), proving this strategy unsuitable under the conditions tested. Facing this challenge, we redirected our efforts to optimize standard LNP formulations, applying a diligent screening through different ionizable cationic lipids responsible for endosomal escape and intracellular delivery. Our findings indicate DODMA as the best candidate for our in vitro model. Following two generations of optimizations, including adjustments into the LNP molar compositions and the N/P ratio, we successfully delivered miR-34a-5p, observing significant tumour-suppressive effects. To our knowledge, this is the first time an LNP loaded with miR-34a has been reported for RB treatment in vitro. This preliminary observation encourages further investigation to address the full potential applicability of this approach in RB therapeutic.