Mesures de médicaments intracellulaires basées sur la spectrométrie de masse

La concentration intracellulaire d’un médicament est une donnée importante dans le développement pharmaceutique. Afin de mieux évaluer l’accumulation d’une molécule et ses possibles effets secondaires toxiques à un stade précoce du développement, l’industrie pharmaceutique bénéficierait fortement d’une méthode précise de mesure de ces concentrations intracellulaires. Il est donc nécessaire de connaître la quantité de médicament contenue dans la cellule et son volume total.

Les progrès récents de la spectrométrie de masse des ions secondaires (SIMS) ont permis à cette technologie de détecter et d’imager une molécule médicamenteuse non marquée avec une résolution sous-cellulaire. Pouvoir ainsi quantifier l’absorption de médicaments dans une cellule offre de nouvelles opportunités en pharmacologie en fournissant une méthode d’évaluation de la relation dose-réponse en cellule unique. Cette approche permettra le développement de nouveaux tests innovants de criblage sans marquage qui mesureront l’absorption cellulaire des composés pharmaceutiques.

Ce projet présente une approche analytique multimodale combinant des mesures de volume à de la spectrométrie de masse pour quantifier les niveaux médicamenteux intracellulaires dans des cellules uniques. L’imagerie AFM de cellules vivantes sera utilisée pour mesurer le volume absolu d’une cellule individuelle dans son état natif. L’analyse SIMS déterminera la quantité relative de médicament à l’intérieur de chaque cellule.

Un système modèle de phospholipidose médicamenteuse, un trouble du stockage lysosomal causé par les médicaments amphiphiles cationiques, sera utilisé. L’accumulation du médicament anti-arythmique amiodarone dans les macrophages pulmonaires NR8383 sera ainsi examiné. Dans ce système, l’amiodarone s’accumule au fil du temps et à dose élevée induit un changement radical de la morphologie dans une sous-population de cellules. Ces cellules spumeuses, qui prennent alors un aspect mousseux et deviennent généralement plus grandes que dans leur état natif, sont soupçonnées d’accumuler le composé médicamenteux. Sans données de volume, les variations de taille des cellules faussent la distribution des mesures de concentration obtenues par SIMS et empêchent l’évaluation précise de la courbe dose-réponse de la cellule.

Cette approche couplant SIMS et AFM sera utilisée pour évaluer les variations de l’absorption cellulaire parmi les cellules. Les facteurs pouvant conduire à différentes concentrations parmi les cellules exposées au même traitement seront examinés. Les changements de signature métabolomique en réponse à des niveaux de médicaments thérapeutiques et toxiques seront évalués. Des marqueurs chimiques pour les cellules spumeuses seront identifiés. Ce protocole sera ensuite étendu pour incorporer une coloration histologique et une analyse par microscopie optique. Cette nouvelle approche permettra de corréler la distribution des molécules médicamenteuses et la caractérisation des organelles. Nous améliorerons ainsi les technologies d’analyse unicellulaires pour étudier l’absorption cellulaire de composés pharmaceutiques et pour examiner leurs effets biochimiques à des niveaux thérapeutiques et toxiques.