L'un des défis de l'utilisation des nanoparticules pour l'imagerie des tumeurs pendant la chirurgie est qu'il doit y avoir un compromis entre le nombre de nanoparticules qui ciblent une tumeur et l'élimination rapide de toutes les nanoparticules non liées du corps. Un grand nombre de nanoparticules adhérant étroitement à une tumeur fournira un signal lumineux qui peut aider un chirurgien à repérer les bords du tissu malin, mais seulement si le signal de fond des nanoparticules non liées - celles qui circulent librement dans le corps - n'est pas trop élevé.
Maintenant, une équipe d'enquêteurs a développé un ensemble de règles de conception qui peuvent optimiser ce compromis, produisant des nanoparticules qui ont les meilleures chances de se lier à une tumeur mais qui disparaîtront rapidement à travers les reins lorsqu'elles ne trouvent pas leur cible. L'équipe, dirigé par John Frangioni, du centre médical Beth Israel Deaconess, et Moungi Bawendi, du Massachusetts Institute of Technology et membre du MIT-Harvard Center of Cancer Nanotechnology Excellence, ont publié les résultats de leurs travaux dans la revue Nature Nanotechnologie .
Dans des travaux antérieurs, les chercheurs ont découvert que les reins filtrent efficacement les nanoparticules sanguines d'environ 5,5 nanomètres (nm) de diamètre et qui sont zwitterioniques, c'est-à-dire qu'ils ont à la fois des charges positives et négatives à leur surface. Les chercheurs ont également développé des ultrapetites, zwitterionique, nanoparticules brillamment fluorescentes constituées d'un noyau de sulfure de zinc-cadmium entouré d'une enveloppe de séléniure de cadmium et d'un revêtement de cystéine.
Dans cette étude, les chercheurs ont lié l'un des deux agents ciblant les tumeurs au revêtement de cystéine et ont testé la capacité des deux formulations à cibler les tumeurs tout en étant éliminées de la circulation. Alors que l'approche habituelle pour développer des nanoparticules ciblées a été d'ajouter le plus grand nombre de molécules de ciblage possible afin d'augmenter la probabilité de coller au tissu ciblé, les chercheurs ont découvert qu'ils ne pouvaient ajouter qu'entre cinq et dix molécules de ciblage sans augmenter la taille globale de la nanoparticule au-dessus du seuil de 5,5 nm. D'égale importance, ils ont également découvert que les nanoparticules préparées de cette manière ne se lient pas aux protéines du sang, ce qui aurait eu pour effet d'augmenter la taille globale des nanoparticules.
Des tests sur des animaux utilisant des cellules cultivées ont montré que l'utilisation d'un nombre même relativement faible de molécules de ciblage produisait des nanoparticules capables de se lier étroitement aux cellules tumorales ciblées. Des études de biodistribution ont montré que les nanoparticules s'accumulaient dans les tumeurs ciblées, où ils pourraient être imagés, mais pas dans le foie, rate, et les poumons, tissus qui accumulent souvent des nanoparticules circulantes. Les nanoparticules non liées ont été excrétées par les reins, comme prédit, dans les 4 heures. Un dédouanement de quatre heures est important car cela signifie qu'en pratique, un patient devant subir une chirurgie d'ablation de la tumeur pourrait recevoir une dose de nanoparticules à son arrivée à l'hôpital et que les niveaux de fond de nanoparticules non liées seraient proches de zéro au moment où le chirurgien aurait besoin d'imager les tumeurs marquées.
Ce travail, qui est détaillé dans un article intitulé "Considérations relatives à la conception des nanoparticules ciblées sur les tumeurs, " a été soutenu en partie par l'Alliance NCI pour la nanotechnologie dans le cancer, une initiative globale conçue pour accélérer l'application des nanotechnologies à la prévention, diagnostic, et le traitement du cancer. Un résumé de cet article est disponible sur le site Web de la revue.
