(PhysOrg.com) -- Une équipe de chercheurs de Californie et du Massachusetts a mis au point un « cocktail » de différentes particules nanométriques qui travaillent de concert dans la circulation sanguine pour localiser, adhérer et tuer les tumeurs cancéreuses.

"Cette étude représente le premier exemple des avantages de l'utilisation d'un nanosystème coopératif pour lutter contre le cancer, " a déclaré Michael Sailor, professeur de chimie et de biochimie à l'Université de Californie, San Diego et l'auteur principal d'un article décrivant les résultats, qui est publié dans un prochain numéro du Actes de l'Académie nationale des sciences . Une première version en ligne du journal est parue la semaine dernière.

Dans leur étude, les chimistes de l'UC San Diego, des bio-ingénieurs du MIT et des biologistes cellulaires de l'UC Santa Barbara ont développé un système contenant deux nanomatériaux différents de la taille de quelques nanomètres seulement, ou mille fois plus petit que le diamètre d'un cheveu humain, qui peut être injecté dans la circulation sanguine. Un nanomatériau a été conçu pour trouver et adhérer aux tumeurs chez la souris, tandis que le deuxième nanomatériau a été fabriqué pour tuer ces tumeurs.

Ces scientifiques et d'autres avaient déjà conçu des dispositifs de la taille du nanomètre pour se fixer aux cellules malades ou administrer des médicaments spécifiquement aux cellules malades tout en ignorant les cellules saines. Mais les fonctions de ces appareils, les chercheurs ont découvert, souvent en conflit les uns avec les autres.

"Par exemple, une nanoparticule conçue pour circuler dans le corps d'un patient cancéreux pendant une longue période est plus susceptible de rencontrer une tumeur, " dit Sangeeta Bhatia, un physicien, bio-ingénieur et professeur de sciences et technologies de la santé au Koch Institute for Integrative Cancer Research au MIT et co-auteur de l'étude. "Toutefois, cette nanoparticule peut ne pas être capable de coller aux cellules tumorales une fois qu'elle les trouve. De même, une particule conçue pour adhérer étroitement aux tumeurs peut ne pas être capable de circuler dans le corps assez longtemps pour en rencontrer une en premier lieu."

Lorsqu'un seul médicament ne fonctionne pas chez un patient, un médecin administrera couramment un cocktail contenant plusieurs molécules médicamenteuses. Cette stratégie peut être très efficace dans le traitement du cancer, où la justification est d'attaquer la maladie sur autant de fronts que possible. Les médicaments peuvent parfois agir ensemble sur un seul aspect de la maladie, ou ils peuvent attaquer des fonctions distinctes. Dans tous les cas, les combinaisons de médicaments peuvent fournir un effet plus important que l'un ou l'autre médicament seul.

Traiter les tumeurs avec des nanoparticules a été difficile car les cellules immunitaires appelées phagocytes mononucléaires les identifient et les retirent de la circulation, empêchant les nanomatériaux d'atteindre leur cible.

Parc Ji-Ho, un étudiant diplômé du laboratoire Sailor's UC San Diego, et Geoffrey von Maltzahn, un étudiant diplômé du laboratoire MIT de Bhatia, a dirigé les efforts visant à développer deux nanomatériaux distincts qui fonctionneraient de concert pour surmonter cet obstacle et d'autres. La première particule est un « activateur » de nanotige d'or qui s'accumule dans les tumeurs en s'infiltrant à travers ses vaisseaux sanguins qui fuient. Les particules d'or couvrent toute la tumeur et se comportent comme une antenne en absorbant l'irradiation laser infrarouge par ailleurs bénigne, qui chauffe alors la tumeur.

Après que les nanotiges aient circulé dans le sang de souris qui avaient des tumeurs épithéliales pendant trois jours, les chercheurs ont utilisé un faisceau laser faible pour chauffer les tiges attachées aux tumeurs. Cela a sensibilisé les tumeurs, et les chercheurs ont ensuite envoyé un deuxième type de nanoparticules, composé soit de nanovers d'oxyde de fer, soit de liposomes chargés de doxorubicine. Cette nanoparticule « répondeur » a été recouverte d'une molécule de ciblage spéciale spécifique à la tumeur traitée thermiquement. Une grande partie de ce travail a été effectuée dans le laboratoire d'Erkki Ruoslahti, biologiste cellulaire et professeur au Burnham Institute for Medical Research de l'UC Santa Barbara, et un autre co-auteur de l'étude.

"Considérez-les comme des soldats attaquant une base ennemie, " dit Sailor. " Les nanotiges d'or sont les forces spéciales, qui viennent en premier pour marquer la cible. Ensuite, l'Air Force arrive pour livrer la bombe à guidage laser. Les appareils sont conçus pour minimiser les dommages collatéraux au reste du corps."

Alors qu'un type de nanoparticule améliore la détection de la tumeur, il a dit, l'autre est conçu pour tuer la tumeur. Les chercheurs ont conçu un type de particule répondeur avec des chaînes d'oxyde de fer, qu'ils appelaient « nanovers », " qui apparaissent brillamment dans une imagerie médicale par résonance magnétique, ou IRM, système. Le deuxième type est une nanoparticule creuse chargée du médicament anticancéreux doxorubicine. Avec le répondeur chargé de drogue, les scientifiques ont démontré dans leurs expériences qu'une tumeur qui se développe chez une souris peut être arrêtée puis rétrécie. "Les nanoworms seraient utiles pour aider l'équipe médicale à identifier la taille et la forme d'une tumeur chez un patient avant la chirurgie, tandis que les nanoparticules creuses pourraient être utilisées pour tuer la tumeur sans nécessiter de chirurgie, " dit le marin.

« Cette étude est importante car c'est le premier exemple d'une combinaison, nanosystème en deux parties qui peut produire une réduction soutenue du volume tumoral chez les animaux vivants, " dit le marin.