(PhysOrg.com) -- Une invention des chercheurs de l'Université de l'Arizona pourrait fournir un moyen d'administrer des médicaments chimiothérapeutiques aux tissus cancéreux à des doses contrôlées sans nuire aux cellules saines du corps.

Des chercheurs de l'Université de l'Arizona ont peut-être trouvé un moyen d'administrer des médicaments chimiothérapeutiques aux tissus cancéreux à des doses contrôlées sans nuire aux cellules saines du corps.

En cas de succès, l'invention des liposomes recouverts d'or pourrait rendre la chimiothérapie plus efficace pour détruire les cellules cancéreuses et atténuer les effets secondaires nocifs pouvant résulter du traitement.

L'invention de Marek Romanowski, professeur agrégé au département de génie biomédical du Collège d'ingénierie de l'UA, et son équipe de laboratoire n'a pas de doublure argentée. Mieux :Il a une doublure en or. Le secret du contrôle non invasif de la libération des médicaments chimiothérapeutiques réside dans des capsules à l'échelle nanométrique constituées de lipides et recouvertes d'une fine couche d'or.

Les médicaments chimiothérapeutiques sont parfois enfermés dans de petites capsules appelées liposomes, qui sont constitués de lipides organiques déjà présents dans les cellules humaines. L'enveloppe lipidique empêche le système immunitaire du corps d'attaquer la molécule étrangère avant qu'elle ne puisse délivrer le médicament.

Une fois libéré dans la circulation sanguine, les liposomes porteurs de médicaments s'accumulent autour d'une tumeur cancéreuse en raison d'une propriété connue sous le nom de système vasculaire qui fuit :les cellules tumorales ont des ouvertures supplémentaires vers les vaisseaux sanguins pour absorber les nutriments transportés dans la circulation sanguine, généralement parce qu'elles essaient de croître plus rapidement que les cellules normales. Le flux sanguin supplémentaire signifie que plus de nutriments, et aussi plus de liposomes, sont susceptibles de s'accumuler dans les cellules tumorales où elles finissent par se décomposer et libérer le médicament dans les cellules, conduisant à la mort cellulaire.

Les médicaments hautement toxiques utilisés pour la chimiothérapie détruisent les cellules cancéreuses, mais sans aucun moyen de discriminer entre les types de cellules, ils peuvent également endommager les cellules saines. Ces dommages à la normale du corps, cellules saines entraîne les effets secondaires normalement associés aux traitements de chimiothérapie :anémie, perte de cheveux, vomissements – lorsque les cellules qui composent la muqueuse de l’estomac sont détruites – et nausées, entre autres.

Clés dans une serrure

Pour mieux cibler les cellules cancéreuses, l'équipe UA a attaché des liposomes à des molécules de signalisation appelées ligands, qui interagissent avec des récepteurs cellulaires spécifiques comme les clés d'une serrure.

« Tout dépend de la maladie que nous ciblons, mais dans le cas des cellules tumorales, ils surexpriment certains récepteurs pour plusieurs raisons. L'une est que les cellules tumorales prolifèrent très rapidement, et donc ils surexpriment beaucoup de récepteurs de nutriments parce qu'ils veulent se diviser plus rapidement, " dit Xenia Kachur, un étudiant diplômé de troisième année du programme interdisciplinaire d'études supérieures en génie biomédical, ou GIDP. Les récepteurs supplémentaires rendent les liposomes plus susceptibles de s'accrocher et de pénétrer à l'intérieur des cellules tumorales que les cellules normales.

Au fur et à mesure qu'ils se dégradent, les liposomes libèrent des médicaments petit à petit de manière incontrôlée, qui peuvent ne pas détruire efficacement les cellules tumorales. a dit Sarah Leung, un étudiant diplômé de quatrième année du GIDP en génie biomédical qui est également dans le laboratoire Romanowski :« Il y a une concentration particulière à laquelle vous avez des résultats optimaux, donc ci-dessous que vous n'avez pas assez de médicament pour obtenir une bonne réponse, et surtout ça pourrait être encore plus toxique."

La nouvelle invention pourrait permettre aux médecins de contrôler la quantité de médicament libérée à la fois, et de libérer le médicament uniquement dans la région tumorale, protégeant ainsi les cellules saines des dommages causés par le médicament. C'est là qu'intervient la doublure dorée.

Médicaments recouverts d'or

"Une propriété de l'or est qu'il peut convertir la lumière proche infrarouge en chaleur, " dit Kachur. " En mettant de l'or sur la surface de ces liposomes, nous pouvons alors mettre dans un stimulus tel que la lumière proche infrarouge. L'or convertit la lumière en chaleur, la chaleur provoque une fuite du liposome, et alors tout ce qui est vraiment concentré à l'intérieur peut se diffuser à travers le liposome qui fuit."

"La lumière infrarouge pénètre le plus profondément dans le corps car elle interagit le moins avec la plupart des tissus, et cela empêche également une grande partie de l'échauffement que votre corps pourrait [autrement] ressentir, " dit Kachur.

La théorie veut que la quantité de lumière infrarouge puisse être modifiée pour contrôler la quantité de médicament libérée par les liposomes recouverts d'or.

"En utilisant plus ou moins de lumière, vous pouvez libérer plus ou moins de médicament et chronométrer les réponses également, alors quand tu déclenches la lumière, une certaine drogue va couler, vous pouvez le déclencher à nouveau et avoir plus de fuite de médicament, ou vous pouvez attendre un peu, laisser le médicament se disperser, faire son truc, puis relancez-le. Cela permet beaucoup plus de liberté avec le processus de libération, " a déclaré Leung. " En ayant cette réponse très déclenchée, vous pouvez atteindre cette fenêtre thérapeutique. "

Malgré l'augmentation du flux sanguin vers les cellules tumorales et l'action de verrouillage des ligands, certains liposomes peuvent encore se retrouver dans des cellules saines. Dans ce cas, le revêtement en or pourrait potentiellement agir pour empêcher la libération du médicament toxique vers les cellules saines.

En projetant sélectivement la lumière infrarouge uniquement dans la région tumorale, les médecins pourraient s'assurer que seuls les liposomes de la région tumorale sont capables de libérer le médicament.

"Une fois que vous savez où sont les tumeurs, vous pouvez aller de l'avant et diriger votre source de lumière vers ces zones. Tout ce qui reste quittera le corps ou pourra être lentement libéré, mais pas à des niveaux aussi élevés ou toxiques que si vous veniez de vous injecter le médicament par voie systémique, " dit Leung.

L'invention a un autre bonus :« Le liposome doré est biodégradable, qui est l'une des meilleures parties de notre système, " a déclaré Leung. Actuellement, il n'existe aucun traitement chimiothérapeutique approuvé permettant d'éliminer les nanostructures d'or du corps par les propres mécanismes du corps, dit Leung.

Reins, les organes qui filtrent normalement les molécules de déchets hors du sang, ont une limite quant à la taille de molécule qu'ils peuvent filtrer. "En raison de la taille dans laquelle il se dégrade, notre système devrait pouvoir être nettoyé par le rein, ce qui est vraiment unique, " dit Leung.

Il reste encore de nombreuses étapes à franchir pour tester l'invention avant qu'elle ne puisse être utilisée dans le traitement du cancer. Mais en cas de succès, les liposomes recouverts d'or pourraient fournir une méthode pour cibler les médicaments chimiothérapeutiques sur les cellules cancéreuses, déclencher de manière non invasive la libération des médicaments à l'aide de la lumière infrarouge et permettre au corps de filtrer naturellement le médicament de la circulation sanguine.

Un jour, les patients cancéreux pourraient potentiellement recevoir des traitements de chimiothérapie avec l'assurance que les médicaments détruiront efficacement les cellules cancéreuses, et sans crainte de subir des effets secondaires nocifs.