(PhysOrg.com) -- Le remède le plus sûr contre le cancer est d'enlever le moindre morceau d'une tumeur par la chirurgie. Malheureusement, pour la plupart des cancers, c'est aussi l'approche la plus difficile en raison de deux problèmes :il est presque impossible aujourd'hui de repérer chaque dernière tumeur dans le corps et il est souvent difficile de déterminer où une tumeur s'arrête et où commence le tissu sain. Une solution à ces deux problèmes peut être à portée de main sous la forme d'une nanoparticule à double usage qui pénètre les cellules tumorales et les éclaire à l'aide d'une imagerie par fluorescence ou d'une imagerie par résonance magnétique (IRM).
Une équipe d'enquêteurs dirigée par Roger Tsien, Doctorat., membre du Centre de nanotechnologie pour le traitement financé par le National Cancer Institute, Entente, et Monitoring of Cancer à l'Université de Californie, San Diego, a développé une nanoparticule à double usage qui pénètre uniquement dans les cellules recouvertes de deux protéines que les cellules tumorales utilisent pour envahir les tissus sains. Une fois que les nanoparticules s'accumulent dans les cellules tumorales, ils deviennent facilement visibles à l'aide d'une IRM ou d'un microscope à fluorescence standard. Les chercheurs rapportent qu'ils peuvent repérer des tumeurs aussi petites que 200 microns de diamètre, et qu'ils peuvent ensuite éliminer même des traces microscopiques de tissu malin en suivant le signal fluorescent émis par les nanoparticules. Le Dr Tsien et ses collègues rapportent leurs travaux dans des articles consécutifs apparaissant dans le Actes de l'Académie nationale des sciences .
Les chercheurs ont construit leur sonde à l'aide d'une nanoparticule polymère sphérique connue sous le nom de dendrimère. Les dendrimères ont de nombreuses liaisons chimiques disponibles à leur surface, qui a permis à l'équipe du Dr Tsien d'attacher trois entités différentes à chaque nanoparticule :un peptide activable pénétrant dans les cellules (ACPP); trois molécules du colorant hautement fluorescent connu sous le nom de Cy5; et 15-30 molécules de chélate de gadolinium, un puissant agent de contraste IRM, à chaque nanoparticule.
Les ACPP sont courts, des peptides chargés positivement liés par une molécule clivable à un second peptide chargé négativement. Les peptides chargés positivement sont bien connus pour leur capacité à pénétrer les cellules, mais à l'état inactivé, le peptide lié chargé négativement bloque la pénétration cellulaire. Le clivage du lieur supprime le peptide chargé négativement, permettant au peptide de charge positive restant - et à toute cargaison attachée - d'entrer dans les cellules. Dans ce cas, le lieur n'est clivé que par l'une des deux protéines - la métalloprotéine matricielle-2 ou la métalloprotéine matricielle-9 - qui sont présentes en grand nombre à la surface des cellules tumorales. En raison de cette spécificité, les nanoparticules attachées à cet ACPP ne pénètrent que dans les cellules tumorales. Nanoparticules attachées à un peptide similaire, mais un qui ne peut pas être clivé, n'ont pas pénétré les cellules tumorales et ont été rapidement éliminées du corps.
Lorsqu'il est injecté à des animaux porteurs de tumeurs humaines, les nanoparticules se sont accumulées dans les tumeurs pendant 48 heures et étaient facilement visibles en utilisant l'IRM du corps entier. Lorsque les enquêteurs ont mené cette expérience, ils ont remarqué des bords brillants entourant même de petites tumeurs. Après un examen plus approfondi en microscopie à fluorescence, les chercheurs ont pu délimiter clairement les bords déchiquetés des tumeurs.
En utilisant les bords fluorescents brillants comme guide, les chercheurs ont alors pu réaliser une élimination tumorale plus complète qu'il n'était possible sans guidage par nanoparticules. Les souris porteuses de tumeurs qui ont reçu les nanoparticules avant la chirurgie ont eu une meilleure survie sans tumeur à long terme et une meilleure survie globale que les animaux dont les tumeurs ont été retirées à l'aide d'un éclairage à lumière vive traditionnel. Les enquêteurs ont été documentés à l'aide d'une IRM de suivi indiquant qu'ils avaient retiré toutes les tumeurs pendant la chirurgie.
Ce travail est détaillé dans deux articles. Le premier est intitulé, "Peptides pénétrants cellulaires activables liés à des nanoparticules en tant que sondes doubles pour la fluorescence in vivo et l'imagerie par résonance magnétique des protéases, " et le deuxième il s'intitule, "La chirurgie avec imagerie par fluorescence moléculaire utilisant des peptides pénétrants dans les cellules activables diminue le cancer résiduel et améliore la survie."
