(PhysOrg.com) - Lorsqu'il est chargé d'un médicament anticancéreux, un système d'administration basé sur un nouveau matériau appelé nanoéponge est trois à cinq fois plus efficace pour réduire la croissance tumorale que l'injection directe.

Telle est la conclusion d'un article publié dans le numéro du 1er juin de la revue Recherche contre le cancer .

« Les systèmes d'administration de médicaments ciblés efficaces sont un rêve depuis longtemps maintenant, mais ils ont été largement frustrés par la chimie complexe qui est impliquée, " dit Eva Harth, professeur assistant de chimie à Vanderbilt, qui a développé le système de livraison nanosponge. « Nous avons fait un pas important pour surmonter ces obstacles. »

L'étude était une collaboration entre le laboratoire de Harth et celui de Dennis E. Hallahan, un ancien professeur de radio-oncologie à Vanderbilt qui est maintenant à la Washington University School of Medicine. Les auteurs correspondants sont Harth et Roberto Diaz de l'Université Emory, qui travaillait dans le laboratoire de Hallahan lorsque les études ont été effectuées.

Pour visualiser le système de livraison de Harth, imaginez faire de minuscules éponges de la taille d'un virus, en les remplissant d'un médicament et en y attachant des "linkers" chimiques spéciaux qui se lient préférentiellement à une caractéristique trouvée uniquement à la surface des cellules tumorales, puis en les injectant dans le corps. Les minuscules éponges circulent dans le corps jusqu'à ce qu'elles rencontrent la surface d'une cellule tumorale où elles collent à la surface (ou sont aspirées dans la cellule) et commencent à libérer leur puissante cargaison d'une manière contrôlable et prévisible.

Les systèmes d'administration ciblés de ce type présentent plusieurs avantages fondamentaux :parce que le médicament est libéré au niveau de la tumeur au lieu de circuler largement dans le corps, il devrait être plus efficace pour un dosage donné. Il devrait également avoir moins d'effets secondaires nocifs, car de plus petites quantités de médicament entrent en contact avec les tissus sains.

"Nous appelons le matériau nanoéponge, mais c'est vraiment plus comme un réseau ou un échafaudage tridimensionnel, " dit Harth. L'épine dorsale est une longue longueur de polyester. Il est mélangé en solution avec de petites molécules appelées agents de réticulation qui agissent comme de minuscules grappins pour attacher différentes parties du polymère ensemble. L'effet net est de former des particules de forme sphérique remplies avec des cavités où peuvent être stockées les molécules médicamenteuses.Le polyester est biodégradable, donc il se décompose progressivement dans le corps. Comme il le fait, il libère le médicament qu'il transporte de manière prévisible.

« La libération prévisible est l'un des principaux avantages de ce système par rapport aux autres systèmes de libération de nanoparticules en cours de développement, " dit Harth. Quand ils atteignent leur cible, de nombreux autres systèmes déchargent la plupart de leur médicament d'une manière rapide et incontrôlable. C'est ce qu'on appelle l'effet d'éclatement et il est difficile de déterminer les niveaux de dosage efficaces.

Un autre avantage majeur est que les particules de nanoéponge sont solubles dans l'eau. L'encapsulation du médicament anticancéreux dans la nanoéponge permet l'utilisation de médicaments hydrophobes qui ne se dissolvent pas facilement dans l'eau. Actuellement, ces médicaments doivent être mélangés avec un autre produit chimique, appelé réactif adjuvant, qui réduit l'efficacité du médicament et peut avoir des effets secondaires indésirables.

Il est également possible de contrôler la taille des particules de nanoéponge. En faisant varier la proportion de réticulant par rapport au polymère, les particules de nanoéponge peuvent être plus grandes ou plus petites. Ceci est important car la recherche a montré que les systèmes d'administration de médicaments fonctionnent mieux lorsqu'ils sont inférieurs à 100 nanomètres, sur la profondeur des creux à la surface d'un disque compact. Les particules de nanoéponge utilisées dans la présente étude avaient une taille de 50 nanomètres. « La relation entre la taille des particules et l'efficacité de ces systèmes d'administration de médicaments fait l'objet d'une enquête active, " dit Harth.

L'autre avantage majeur du système de Harth est la chimie simple requise. Les chercheurs ont développé des des méthodes à haut rendement de « chimie du clic » pour fabriquer les particules de nanoéponge et pour attacher les lieurs, qui sont fabriqués à partir de peptides, molécules biologiques relativement petites construites en liant des acides aminés. « De nombreux autres systèmes d'administration de médicaments nécessitent une chimie compliquée qui sera difficile à mettre à l'échelle pour la production commerciale, mais nous avons continuellement gardé cela à l'esprit, " dit Harth.

Le peptide de ciblage utilisé dans les études animales a été développé par le laboratoire Hallahan, qui a également testé l'efficacité du système chez des souris porteuses de tumeurs. Le peptide utilisé dans l'étude est celui qui se lie sélectivement aux tumeurs qui ont été traitées par rayonnement.

Le médicament utilisé pour les études animales était le paclitaxel (le nom générique du médicament Taxol) qui est utilisé en chimiothérapie anticancéreuse. Les chercheurs ont enregistré la réponse de deux types de tumeurs différents - le cancer du sein humain à croissance lente et le gliome de souris à action rapide - à des injections uniques. Dans les deux cas, ils ont découvert qu'il augmentait la mort des cellules cancéreuses et retardait la croissance tumorale "d'une manière supérieure aux approches de chimiothérapie connues".

L'étape suivante consiste à effectuer une expérience avec des injections répétées pour voir si le système de nanoéponge peut arrêter et inverser la croissance tumorale. Harth prévoit également d'effectuer les études de toxicité plus complètes sur son système de livraison de nanoparticules qui sont nécessaires avant qu'il puisse être utilisé dans des essais cliniques.