Bien que des agents d'imagerie et des thérapies ciblés à base de nanoparticules pour le diagnostic et le traitement du cancer fassent leur chemin vers et à travers le processus d'essais cliniques, les chercheurs ne comprennent toujours pas bien comment les nanoparticules atteignent les tumeurs et comment elles se lient ensuite à la tumeur ciblée et y pénètrent. Pour combler ce déficit de connaissances, deux équipes d'enquêteurs, les deux membres de l'Alliance for Nanotechnology in Cancer ont entrepris des études visant à suivre les nanoparticules lorsqu'elles se déplacent à travers les animaux vivants.
Dans une étude, une équipe de chercheurs de l'université de Stanford a utilisé des points quantiques pour étudier comment les nanoparticules traversent les vaisseaux sanguins tumoraux chez des sujets vivants, se lier à des cibles moléculaires à la surface de ces vaisseaux sanguins, puis voyage hors de la circulation sanguine et dans la tumeur elle-même. Sanjiv Sam Gambhir, co-directeur de l'un des neuf centres d'excellence en nanotechnologie du cancer du National Cancer Institute (NCI), dirigé cette étude. Lui et ses collègues ont publié leurs découvertes dans la revue Petit . Dans une seconde étude, publié dans la revue ACS Nano , Les enquêteurs de l'Alliance Dong Shin, Mostafa El Sayed, et Shuming Nie de l'Université Emory et du Georgia Institute of Technology ont utilisé des nanocristaux d'or ciblés pour étudier le ciblage actif et passif des tumeurs.
Dans l'étude de Stanford, Le Dr Gambhir et ses collaborateurs ont exploité les capacités de la microscopie intravitale, une technique qui permet aux chercheurs de voir des marqueurs fluorescents brillants à travers la peau d'un animal vivant en temps réel. Dans cette série d'expériences, l'équipe de Stanford a examiné le trafic de nanoparticules chez des souris chez lesquelles divers types de tumeurs ont pu se développer dans les oreilles des animaux. Pour le marqueur fluorescent, les enquêteurs ont utilisé une boîte quantique émettant dans le proche infrarouge liée à RGD, une molécule connue pour se lier étroitement à une protéine présente à la surface des vaisseaux sanguins entourant les tumeurs.
A leur grande surprise, les chercheurs ont découvert que quel que soit le type de tumeur étudiée, la liaison des nanoparticules ne s'est produite que lorsque des agrégats de particules - et non des particules uniques - ont pu s'attacher à plusieurs, sites discrets au sein d'une tumeur. Les chercheurs n'ont pu détecter aucune liaison significative lorsqu'ils ont répété ces expériences en utilisant des points quantiques dépourvus de la molécule de ciblage RGD. Les chercheurs ont également constaté que les taux de liaison et les modèles de liaison étaient cohérents pour tous les types de tumeurs, un constat rassurant compte tenu de l'hétérogénéité naturelle qui caractérise les cancers humains.
Bien que la capacité de liaison semble être indépendante du type de tumeur, on ne peut pas en dire autant de l'extravasation, c'est à dire., le transit d'une nanoparticule hors de la circulation sanguine et dans une tumeur. Les chercheurs ont noté dans leur article qu'il est probable que la forme et la taille des nanoparticules joueront un rôle essentiel dans la détermination de la manière dont une nanoparticule donnée s'extravasera dans chaque type particulier de tumeur.
Pendant ce temps, l'équipe Emory-Georgia Tech a utilisé des nanocristaux d'or en forme de bâtonnets liés à des peptides ciblant les tumeurs pour explorer les mécanismes de délivrance qui permettent aux nanoparticules de s'accumuler dans les tumeurs. Les chercheurs ont utilisé des nanoparticules d'or afin de pouvoir quantifier le nombre de nanoparticules atteignant les tumeurs et autres tissus. L'or ne se produit pas naturellement chez les mammifères, Ainsi, tout or détecté dans une tumeur ou un tissu donné à l'aide de la technique hautement sensible et précise connue sous le nom de spectrométrie de masse élémentaire aurait dû provenir de nanoparticules d'or.
Pour mener leurs expériences, les chercheurs ont créé trois formulations en fixant l'une des trois molécules ciblant la tumeur à la surface des nanotiges d'or. Ils ont ensuite injecté les nanoparticules à des animaux porteurs de tumeurs humaines implantées, permis aux nanoparticules de circuler à travers le corps, et mesuré la quantité d'or qui s'est accumulée dans les tumeurs implantées et d'autres tissus. Les chercheurs ont également répété cette expérience en utilisant des nanoparticules d'or non ciblées. Les résultats ont été surprenants en ce que les molécules de ciblage n'ont augmenté que marginalement la quantité d'or qui s'est accumulée dans les tumeurs.
Les chercheurs ont conclu que les nanoparticules d'or conçues pour être utilisées dans la thérapie anticancéreuse photothermique devraient être injectées directement dans les tumeurs plutôt que par voie intraveineuse afin d'obtenir la plus grande concentration d'or dans les tumeurs. Ils ont également noté dans leur article que ces expériences suggèrent que la liaison cible n'est pas l'étape limitante pour la livraison de nanoparticules, mais plutôt que le transport hors de la circulation sanguine vers les tumeurs est le principal obstacle à l'accumulation de nanoparticules dans les tumeurs.
