Vectorization of microRNAs has shown to be a smart approach for their potential delivery to treat many diseases (i.e., cancer, osteopathy, vascular, and infectious diseases). However, there are barriers to genetic in vivo delivery regarding stability, targeting, specificity, and internalization. Polymeric nanoparticles can be very promising candidates to overcome these challenges. One of the most suitable polymers for this purpose is chitosan. Chitosan (CS), a biodegradable biocompatible natural polysaccharide, has always been of interest for drug and gene delivery. Being cationic, chitosan can easily form particles with anionic polymers to encapsulate microRNA or even complex readily forming polyplexes. However, fine tuning of chitosan characteristics is necessary for a successful formulation. In this review, we cover all chitosan miRNA formulations investigated in the last 10 years, to the best of our knowledge, so that we can distinguish their differences in terms of materials, formulation processes, and intended applications. The factors that make some optimized systems superior to their predecessors are also discussed to reach the highest potential of chitosan microRNA nanocarriers.

Ischemic heart disease is the main cause of death in developed countries, and full recovery remains unachievable. A potential cure can be based on utilizing miRNAs capable of triggering cardiac regeneration by stimulating cardiomyocyte proliferation. However, to deliver miRNAs efficiently, nanocarriers are required for protection from rapid cleavage in the extracellular milieu and successful uptake by cardiomyocytes. Here, we present biocompatible chitosan nanoparticles, formulated via a green polyelectrolyte complexation process, and efficiently loaded with miR199a-3p. Their safety and therapeutic potential were evaluated in vitro and in vivo. To enhance cardiac accumulation, we further explored the functionalization of these nanoparticles with tannic acid, a polyphenolic compound that exhibits favored cardiac targeting and sustained retention. Thus, we have optimized the miR-loaded chitosan-based formulation to achieve tunable sizes (100-300 nm) while maintaining high biocompatibility with HL-1 cardiomyocytes and primary murine or rat cardiomyocytes. Notably, miRNA-loaded nanoparticles boosted cardiomyocyte proliferation by up to 75%. Confocal microscopy confirmed successful uptake by cardiomyocytes. In vivo, no mortality or adverse effects were observed during the 4-day observation period, with miRNA expression increasing up to sixfold and target gene downregulation reaching 50%. These findings establish a proof of concept that chitosan-based polyelectrolyte complexes can serve as a safe and effective nanoplatform for delivering regenerative miRNAs to the heart, paving the way for next-generation cardiac therapies.

La cardiopathie ischémique (CI) est la principale cause de décès dans les pays développés, mais aucun traitement n'est disponible. Une stratégie de traitement pour régénérer le tissu cardiaque pourrait être de favoriser la prolifération des cardiomyocytes (CMs) dans la zone infarcie. Certains micro-ARNs (miARNs) semblent bien adaptés à cette classe de produits thérapeutiques très innovants car ils peuvent induire localement la prolifération des CMs. Cependant, pour délivrer efficacement ces miARN, des nanovecteurs sont nécessaires pour les protéger d'un clivage rapide dans le milieu extracellulaire et assurer leur internalisation par les CMs. Idéalement, ces NP doivent être formulées avec des composants sûrs, des procédés « verts » et avoir une longue durée de conservation pour garantir des conditions simples de stockage et de distribution. Nous avons développé des nanoparticules de chitosane (un polysaccharide cationique biodégradable et biocompatible) obtenues par complexation polyélectrolyte (PEC) : un procédé simple réalisé à température ambiante sans solvant organique ni cisaillement élevé. L’impact de différents paramètres a été étudié, comme certains paramètres structuraux des polymères. Ensuite, un acide nucléique modèle a été utilisé pour tester la capacité de chargement des NPs. Puis les NPs ont été chargées cette fois-ci avec le miARN thérapeutique prévu (miR-199a-3p) et leur cytotoxicité et efficacité ont été évaluées in vitro et in vivo. De plus, un agent ciblant le cœur, l'acide tannique (TA), a également été étudié pour décorer la surface des NPs. L'utilisation d'un procédé vert telle que la complexation de polyélectrolytes pour la formulation de NPs stables à base de CS s'est avérée appropriée et sûre pour l'encapsulation et la délivrance de miARNs au tissu cardiaque.