L'utilisation de minuscules "nanoshells" en or pour fournir juste un peu de chaleur aux cellules tumorales du sein déjà traitées par rayonnement augmente le potentiel de destruction du traitement - non seulement en réduisant la tumeur mais en tuant les cellules souches cancéreuses, ont déclaré des chercheurs de l'hôpital méthodiste, Baylor College of Medicine et The University of Texas M. D. Anderson Cancer Center dans un rapport pour Science Médecine translationnelle .
Dans des études de cellules tumorales cultivées en laboratoire et de souris présentant les tumeurs murines et humaines les plus agressives, les chercheurs ont découvert que le rayonnement et les nanocoquilles d'or chauffées avec un laser proche infrarouge non seulement réduisaient les tumeurs, mais réduisaient considérablement la population de cellules souches cancéreuses, dit Rachel Atkinson, l'étudiant diplômé de Baylor qui est le premier auteur du rapport. Ses mentors sont le Dr Jeffrey Rosen, professeur de biologie moléculaire et cellulaire et membre du Dan L. Duncan Cancer Center désigné par le NCI et du Dr Jenny C. Chang, un ancien professeur BCM qui est maintenant directeur du Methodist Cancer Center. Tous deux sont des auteurs principaux du rapport.
Atkinson a dit, "Je suis tombé sur ça quand j'étais étudiant en première année de cycle supérieur. Je travaillais avec les radiations et les cellules souches cancéreuses, qui résistent à la chimiothérapie et à la radiothérapie. J'avais traité mes cellules avec des radiations et les avais laissées pendant le week-end. Quand je suis revenu lundi, J'étais déçu parce que mes cellules souches cancéreuses étaient mortes et que les cellules normales allaient bien."
Elle a ouvert l'incubateur et ses lunettes se sont embuées, lui donnant un indice que la température avait augmenté au cours du week-end. C'était l'indice que la chaleur et le rayonnement semblaient être efficaces contre les cellules souches tenaces.
Elle l'a suivi avec différents types de cellules tumorales et était sur le point de publier ses données lorsqu'elle a appris l'existence d'un groupe du M.D. Anderson qui utilisait des nanocoquilles pour provoquer une hyperthermie et sensibiliser les tumeurs à la radiothérapie. Ces études originales avaient démontré que l'hyperthermie délivrée par des nanocoquilles augmente la perfusion des tumeurs avec de l'oxygène et perturbe également l'apport sanguin aux tumeurs, les deux améliorent l'efficacité du rayonnement. Ils ont décidé de collaborer pour déterminer quel effet la chaleur délivrée par les nanocoquilles aurait sur les tumeurs hautement résistantes chez la souris.
Atkinson a choisi deux tumeurs du sein agressives qui représentent l'un des pires types de cancer du sein :le cancer du sein triple négatif, qui manque de récepteurs cruciaux qui peuvent le rendre ciblable avec des médicaments spécifiques. Elle a également travaillé avec des souris qui avaient des tumeurs humaines du même type.
Quand elle a traité les tumeurs avec des radiations seules, les tumeurs rétréciraient, mais un grand pourcentage des cellules laissées sur place étaient des cellules souches cancéreuses, ce qui pourrait faire repousser la tumeur. L'ajout d'un peu de chaleur - de 37 degrés C (98,6 degrés F) à 42 degrés C (107,6 degrés F) - via les nanocoquilles a considérablement réduit la population de cellules souches.
"Les cellules souches cancéreuses étaient plus sensibles au traitement combiné que la majeure partie de la tumeur. C'est exactement la réponse opposée que nous voyons avec le rayonnement uniquement, " elle a dit.
Quand Atkinson a transplanté des cellules des tumeurs traitées à des souris, elle a découvert que les tumeurs étaient moins agressives et apparaissaient (phénotype) plus différenciées que les tumeurs traitées uniquement par irradiation. Quand elle a regardé les tumeurs qui se sont développées après la transplantation, elle a constaté que les tumeurs indifférenciées avaient changé, devenant plus différenciée avec la formation de canaux et de lumières typiques de l'architecture mammaire.
"L'avantage des nanoshells est que vous ne chauffez pas toute la souris, " a déclaré Rosen. Des études antérieures sur l'effet de la chaleur sur le cancer ont utilisé le chauffage du corps entier, qui peut avoir des effets secondaires graves. Dans ce cas, les nanocoquilles d'or, qui sont des sphères de silice de 100 nanomètres avec des coquilles d'or, envahir la tumeur à travers les vaisseaux sanguins qui fuient qui la nourrissent. (Un nanomètre équivaut à un milliardième de mètre.) Ils ont utilisé un laser spécial proche infrarouge pour chauffer les nanocoquilles pendant environ 20 minutes.
"Nous nous concentrions sur les cellules souches cancéreuses, pas seulement le rétrécissement de la tumeur. Diminuer la taille de la tumeur n'est pas un bon critère d'évaluation. Vous pouvez réduire la tumeur avec des médicaments ou des radiations, mais il ne tue pas les cellules souches, " dit Rosen, qui est un pionnier dans le domaine. "Ce que Rachel a montré en utilisant des modèles murins et des xénogreffes mène à des essais cliniques sur des patients."
"Ces résultats peuvent avoir d'énormes implications cliniques. L'utilisation de nanocoquilles d'or avec chauffage et rayonnement pourrait éliminer les cellules souches cancéreuses ainsi que la majeure partie de la tumeur, qui peut améliorer la survie chez les femmes atteintes d'un cancer du sein, " dit Chang.
Atkinson a également découvert qu'avec l'ajout de l'hyperthermie, les cellules cancéreuses ne pouvaient pas réparer les dommages causés à leur ADN et la plupart d'entre elles sont mortes. La chaleur a également empêché les cellules d'augmenter les niveaux de la plupart des protéines de choc thermique, elle a dit. La seule protéine de choc thermique qui a augmenté peut expliquer pourquoi certaines des cellules souches ont progressé vers un état plus différencié.
Le résumé d'un éditeur dans le journal a noté :« Bien que les nanocoquilles d'or nécessitent encore des tests supplémentaires, les traitements de l'hyperthermie sont déjà en essais cliniques, et le rayonnement ionisant est un aliment de base du traitement du cancer. Cela suggère que la double thérapie du cancer par hyperthermie-radiation d'Atkinson et al. devrait être adapté à un environnement clinique.
