Les vecteurs non viraux

 Diiférentes méthodes ont été élaborées afin de ne pas recourir aux virus et utiliser directement la molécule d'ADN. Contrairement aux vecteurs viraux ils sont plus faciles à produire, à manipuler, à stocker et sont caractérisables comme des produits pharmaceutiques normaux mais leur capacité à transférer une information est beaucoup moins importante que celle des virus. 

              - Les liposomes classiques : Les liposomes sont constitués d'un centre aqueux et d'une ou de plusieurs membranes. On insère le gène médicament compacté (l'ADN est capable d'être compacté) dans une sphère lipidique composée de deux membranes. Le phénomène naturel d'endocytose permet de faciliter la pénétration de l'ADN dans la cellule et évitant la dégradation extracellulaire. Ce liposome fusionne alors avec la membrane cellulaire. Après l'ADN devra juste atteindre le noyau.

Les vecteurs contenant des polymères peuvent être rendus plus spécifiques en leur fixant des ligands qui peuvent reconnaître les protéines étant à la surface de la cellule.

            - Des lipides cationiques aux liposomes cationiques : Ces vecteurs ne sont encore qu'en cours de développement mais ils permettraient une meilleure efficacité, plus de sécurité et moins de risques toxiques. Le développement de ce vecteur synthétique a commencé dans les années 70 et il est destiné à encapsuler et à véhiculer l'ADN. Il s'agissait à l'époque de liposomes unilamellaires qui, une fois après avoir pénétré dans la cellule, se dégradaient dans celle-ci.

 Nous savons que l'ADN est une molécule chargée négativement, c'est de là que l'idée est venue de la complexer avec des molécules chargées positivement par des interactions électrostatique telles que les lipides ou encore d'autres polymères. C'est en partant sur cette idée que les chercheurs ont pu développer ces lipides cationiques, les produits sont alors appelés liposomes cationiques. Cependant le terme « liposome » peut porter à confusion car ce ne sont pas des liposomes classiques : Contrairement à ceux-ci ils ne passent pas par un stade d'encapsulation de l'ADN mais l'ADN est créé par interaction de charges.

Le traitement par les vecteurs synthétiques pourrait être utilisé à terme pour guérir la mucoviscidose par instillation du gène thérapeutique dans les poumons.

Beaucoup d'essais cliniques ont utilisé la méthode ex-vivo, c'est à dire en prélevant la cellule et en effectuant toutes ses manipulations en dehors de l'organisme pour pouvoir la remettre après dans l'organisme.

La pénétration in vitro des vecteurs synthétiques dans les cellules ne pose aucun problème, cependant les résultats in vivo quant à eux sont très décevants. En effet, il semble qu’une fois injectés par voie intraveineuse, les vecteurs s’agrègent en particules de grande taille qui sont mécaniquement retenues par les poumons et le foie. De plus ce vecteur pose des problèmes de toxicité compte tenu du fait que pour qu’une séquence puisse pénétrer dans le noyau il faut 100 000 molécules d’ADN par cellule cible.

Cependant les défauts des vecteurs synthétiques pourraient être corrigés si l’on faisait d’importants efforts dans le domaine de la chimie et de la biochimie. L’industrie pharmaceutique semble prête à valoriser son savoir-faire professionnel en chimie en étudiant les vecteurs synthétiques. De plus, les retombées pourraient être positives pour leur industrie et pour la thérapie génique.

        - Les vecteurs plasmidiques ou les plasmides : Des études visent à modifier le plasmide afin d'améliorer le transfert de gènes et d'augmenter la sécurité. Ce sont des cellules qui vont fabriquer le vecteur à partir de bouts d'ADN double brin appelés plasmides. A l'intérieur de ceux-ci, il y à des informations génétiques précises qui concernent le vecteur et le médicament. L'ADN plasmidique est utilisé pour le transfert de gène par voie non virale. Il contient une cassette d'expression ainsi que des séquences permettant l'amplification du plasmide grâce aux bactéries.

Si on prend par exemple, un vecteur de type adénovirus, nous devons associer trois plasmides différents : l'un permettant de construire la capside, l'autre portant les gènes responsables de la multiplication et le dernier pouvant transporter le gène médicament. Bien évidemment chaque plasmique choisi est spécifique à la cellule qu'on veut utiliser. De plus, chaque plasmide peut agir dans des cellules particulières sans endommager les autres. Le plasmide le plus complexe à réaliser des trois est celui contenant le gène thérapeutique car il faut d'abord le prélever dans l'ADN  de cellules puis l'introduire  dans un autre plasmide appelé « cassette d'expression ». Cette cassette d'expression contient toutes les informations nécessaires pour transcrire le gène médicament. Tels les plasmides, elles aussi sont spécifiques à un type de cellules particulier. Différentes enzymes servant de protéines dites « ciseaux » permettent de les repérer ainsi que de les couper pour qu'elles soient ensuite collées au gène thérapeutique grâce à d'autres enzymes.

Une fois le plasmide créé dans les bactéries afin de pouvoir les conserver, puis on place ces bactéries en présence d'un antibiotique qui permettra alors de détruire uniquement les bactéries ne contenant pas le plasmide et donc n'étant pas protégé par celui-ci. Grace à cette méthode, il ne restera plus que les bactéries dites  « bonnes » qui seront remises en culture pour qu'elles puissent se reproduire et ainsi en obtenir une quantité suffisante qui nous permettra par la suite de fabriquer le vecteur du gène thérapeutique. Une fois tout cela réalisé, et une fois que nous avons assez de bactéries, on va les couper pour pouvoir récupérer le plasmide du vecteur et le vecteur du gène médicament. On va ensuite mettre ces plasmides en contact avec des cellules qui, tout naturellement, vont lire leurs informations et les traduire comme si c'étaient leurs propres gènes qu'elles même auraient créé. Ce sont ces mêmes cellules qui vont créer les vecteurs viraux contenant le gène médicament qui ensuite rentreront dans d'autres cellules afin de les infecter tel un véritable virus naturel.