Pour un traitement efficace du cancer avec peu d'effets secondaires, le médicament actif doit atteindre sélectivement une concentration élevée dans la tumeur. Dans la revue Angewandte Chemie , les scientifiques ont introduit une nouvelle approche, dans lequel deux composants médicamenteux synergiques sont combinés en un dimère. Ce dimère peut être incorporé dans des nanotransporteurs polymères à une concentration exceptionnellement élevée. Les composants sont activés lorsque le dimère est divisé au sein de la tumeur. En outre, ils permettent l'utilisation de deux techniques d'imagerie différentes.

Les micelles polymères sont les nanotransporteurs les plus importants utilisés dans le traitement des tumeurs. Malgré l'amélioration des systèmes de transport, de nombreux défis doivent encore être surmontés :chargement insuffisant, libération prématurée du médicament, aucune capacité de surveiller la distribution du médicament, et une accumulation limitée du médicament dans le tissu tumoral. Longjiang Zhang, Guiji Zhu, Xiaoyuan Chen, et leur équipe ont abordé ces problèmes dans l'autre sens. Au lieu d'améliorer le transporteur, ils ont amélioré la cargaison.

Les scientifiques des National Institutes of Health de Bethesda, ETATS-UNIS, et l'Université de Nanjing, Chine, ont utilisé une astuce simple mais efficace :ils ont connecté deux drogues, la camptothécine et un photosensibilisateur spécial, pour faire un dimère. Les micelles peuvent être chargées de manière très efficace avec une quantité inhabituellement élevée de fret dimère (59 %). Les dimères sont moins hydrophiles que leurs composants individuels, permettant de les introduire plus facilement à l'intérieur hydrophobe des micelles. Pour la même raison, les dimères ne sortent pas des micelles lorsqu'ils traversent les vaisseaux sanguins. Cela réduit les effets secondaires indésirables.

Les deux composants du dimère initialement inactif sont reliés par un pont disulfure qui ne peut être rompu que par une cascade de réaction dépendante du glutathion. Le glutathion est une petite protéine présente en concentration élevée dans de nombreuses tumeurs. Les deux médicaments ne sont activés qu'une fois que le dimère est divisé dans les cellules tumorales.

Lorsque la zone de la tumeur est irradiée avec une lumière laser, le photosensibilisateur convertit l'oxygène normal en oxygène singulet hautement réactif, ce qui endommage la cellule et provoque un manque d'oxygène. La camptothécine inhibe le facteur 1α, qui aide les cellules à résister au manque d'oxygène. Cela renforce l'effet cytotoxique du photosensibilisateur. Un autre effet de la camptothécine est qu'elle endommage l'ADN des cellules tumorales.

En outre, le photosensibilisateur est un colorant fluorescent et il peut lier le radio-isotope cuivre-64, qui permet la visualisation avec à la fois l'imagerie par fluorescence et la tomographie par émission de positons (TEP). Le PET quantitatif permet un suivi précis du dimère, ainsi que la confirmation de sa pharmacocinétique et de sa biodistribution in vivo.

Des expériences avec des cultures cellulaires et des souris tumorales ont démontré que cette nouvelle méthode améliorait considérablement le transport et l'accumulation du médicament dans les tumeurs avec beaucoup moins d'effets secondaires, tout en rétrécissant la tumeur à un degré significativement plus élevé que l'administration des composants individuels non liés.