Il y a neuf ans, des scientifiques de l'Institut neurochirurgical Maxine Dunitz de Cedars-Sinai ont détecté un changement subtil dans la composition moléculaire du type de tumeur cérébrale le plus agressif, glioblastome multiforme. Avec une étude plus approfondie, ils ont découvert qu'une protéine spécifique appelée laminine-411 joue un rôle majeur dans la capacité d'une tumeur à construire de nouveaux vaisseaux sanguins pour soutenir sa croissance et sa propagation. Mais la technologie n'existait pas alors pour bloquer cette protéine.
Maintenant, en utilisant une nouvelle technologie d'ingénierie des médicaments qui fait partie d'une science avancée appelée nanomédecine, l'équipe de recherche a créé un médicament « nanobioconjugué » qui peut être administré par injection intraveineuse et transporté dans le sang pour cibler la tumeur cérébrale. Il est conçu pour pénétrer spécifiquement la paroi cellulaire tumorale, entrer dans les endosomes, compartiments mobiles à l'intérieur des cellules.
Au fur et à mesure que les endosomes mûrissent, ils deviennent acides (pH bas), et un composant chimique du médicament se déclenche à ce stade, briser les membranes des endosomes. Les médicaments libérés bloquent la production de laminine-411 par les cellules tumorales, la protéine « maligne » des nouveaux vaisseaux tumoraux. De par sa nature, le médicament n'est pas toxique pour les cellules non tumorales ; les effets secondaires associés à la chimiothérapie conventionnelle ne sont pas un problème avec cette classe de médicaments.
Cette approche est considérée comme la première du genre - la première application d'une unité d'échappement endosome pH-dépendante dans des médicaments administrés par voie intraveineuse pour le traitement du cancer du cerveau - comme indiqué dans Actes de l'Académie nationale des sciences . Des études sur des souris de laboratoire montrent que ce système permet à de grandes quantités de médicament antitumoral de s'accumuler dans les tumeurs, ralentissant considérablement la croissance de nouveaux vaisseaux et des tumeurs elles-mêmes. Les tumeurs chez les animaux traités avec le médicament étaient 90 pour cent plus petites que celles d'un groupe témoin.
Gliomes, un type de tumeurs cérébrales malignes, sont extrêmement difficiles à traiter. Leur tendance à se propager dans les tissus cérébraux sains et leur capacité à réapparaître dans des endroits éloignés les rendent pratiquement impossibles à enlever chirurgicalement complètement. Ils résistent à la chimiothérapie et à la radiothérapie, et le cerveau lui-même est « protégé » par la barrière hémato-encéphalique et les mécanismes du système immunitaire qui contrecarrent la plupart des thérapies.
Le système développé à Cedars-Sinai – un nanobioconjugué – semble surmonter les principaux obstacles au traitement médicamenteux des tumeurs cérébrales. Les nanoconjugués sont la dernière évolution des médicaments moléculaires conçus pour pénétrer dans les cellules et modifier spécifiquement des cibles définies à l'intérieur de celles-ci. Comme le suggère le terme « bioconjugué, " Ces systèmes contiennent des "modules" chimiques attachés (conjugués) à un véhicule d'administration par des liaisons chimiques fortes. De telles liaisons empêchent les composants d'être endommagés ou séparés dans les tissus ou le plasma sanguin pendant le transport. Mais avec une ingénierie médicamenteuse inventive, le composant antitumoral s'active directement à l'intérieur des cellules tumorales.
Un nanoconjugué existe en tant qu'unité chimique unique, avec ses composants exécutant des tâches critiques dans un ordre prédéterminé et attaquant plusieurs cibles simultanément. L'assaut ultime contre une cellule tumorale dépend d'un complexe, chaîne bien chorégraphiée d'événements biochimiques, tels que :pénétrer la barrière hémato-encéphalique et la barrière hémato-encéphalique tumorale; se diriger spécifiquement vers les cellules tumorales; imprégner les parois des vaisseaux sanguins et des cellules tumorales; libérer les médicaments antitumoraux au bon endroit et au bon moment ; et les mécanismes de démantèlement qui aident les vaisseaux sanguins nourriciers à se développer.
"Ce nanobioconjugué est différent des médicaments nanomédicaux antérieurs car il délivre et libère des médicaments antitumoraux dans les cellules tumorales, pas seulement au site d'une tumeur, " a déclaré la chercheuse Julia Y. Ljubimova, MARYLAND., Doctorat., auteur principal de l'article. Elle dirige le laboratoire d'administration de médicaments et de nanomédecine du département de neurochirurgie de Cedars-Sinai. Parmi les autres contributeurs majeurs à cette étude et à l'article figurent :Hui Ding, Doctorat., et Eggehard Holler, Doctorat., chimistes, biochimistes et immunologistes. Holler est affilié à la fois à Cedars-Sinai et à l'Université de Ratisbonne en Allemagne.
La drogue des Cèdres-Sinaï, une macromolécule de 20 à 30 nanomètres de taille, est basé sur une forme hautement purifiée d'acide polymalique dérivée de l'organisme unicellulaire Physarum polycephalum. Lorsque le nanoconjugué a accompli ses tâches, le corps le digère complètement, ne laissant aucun résidu nocif.
« Sur la base de nos études, ce nanoconjugué semble être une plate-forme d'administration sûre et efficace qui peut également être appropriée dans le traitement d'affections cérébrales dégénératives et d'un large éventail d'autres troubles. Il se dégrade sans danger en dioxyde de carbone et en eau, non toxique pour les tissus normaux, et, contrairement à certains médicaments, il est non immunogène, ce qui signifie qu'il ne stimule pas le système immunitaire au point de provoquer des réactions allergiques pouvant aller de toux légères ou d'éruptions cutanées à soudaines, symptômes mettant la vie en danger, " a déclaré Ljubimova. Les chercheurs prévoient que les essais cliniques humains du médicament commenceront dans un proche avenir.
