Le schéma montre comment les fluides contenant des cellules cancéreuses de l'ovaire pourraient être éliminés du corps, traité avec des nanoparticules magnétiques pour éliminer les cellules, puis retourné au corps. (Avec l'aimable autorisation de Ken Scarberry)
(PhysOrg.com) -- Un article publié dans le numéro de janvier de la revue Nanomédecine pourrait constituer la base d'une nouvelle option de traitement du cancer de l'ovaire, qui utiliserait un dispositif de filtration à l'extérieur du corps pour éliminer une grande partie des cellules cancéreuses flottantes qui créent souvent des tumeurs secondaires.
Des chercheurs du Georgia Institute of Technology ont formé une start-up et travaillent avec une entreprise de dispositifs médicaux pour concevoir un prototype de système de traitement qui utiliserait des nanoparticules magnétiques conçues pour capturer les cellules cancéreuses. Ajouté aux fluides retirés de l'abdomen d'un patient, les nanoparticules magnétiques s'accrocheraient aux cellules cancéreuses flottantes, permettant à la fois aux nanoparticules et aux cellules cancéreuses d'être éliminées par des filtres magnétiques avant que les fluides ne soient renvoyés dans le corps du patient.
Chez la souris avec des cellules cancéreuses de l'ovaire flottant librement, un seul traitement avec un premier prototype du système de filtration magnétique à nanoparticules a capturé suffisamment de cellules cancéreuses pour que les souris traitées vivent près d'un tiers de plus que les souris non traitées. Les chercheurs s'attendent à ce que plusieurs traitements prolongent l'avantage de la longévité, bien que des recherches supplémentaires soient nécessaires pour documenter cela - et déterminer les meilleures options de traitement.
"Presque personne ne meurt d'un cancer primitif de l'ovaire, " a déclaré John McDonald, professeur à l'École de biologie de Georgia Tech et chercheur en chef de l'Institut du cancer de l'ovaire d'Atlanta. "Vous pouvez retirer le cancer primitif, mais le problème est la métastase. Une grande partie des métastases dans le cancer de l'ovaire provient de cellules cancéreuses qui se détachent dans la cavité abdominale et propagent la maladie de cette façon. »
Le système d'élimination développé par McDonald et le boursier postdoctoral Ken Scarberry – qui est également PDG de la start-up Sub-Micro – devrait ralentir la progression tumorale chez l'homme. Il peut réduire suffisamment le nombre de cellules cancéreuses flottantes pour que d'autres traitements, et le propre système immunitaire du corps, pourrait garder la maladie sous contrôle.
"Si vous pouvez réduire les métastases, vous pouvez améliorer la durée de vie de la personne atteinte et avoir de meilleures chances de la traiter efficacement, " a déclaré McDonald. " L'un des objectifs est de faire du cancer une maladie chronique qui peut être traitée efficacement sur une longue période de temps. Si nous ne pouvons pas le guérir, peut-être pouvons-nous aider les gens à vivre avec."
Des études in vitro antérieures publiées par les auteurs de l'article Nanomedicine ont montré que les nanoparticules magnétiques pouvaient éliminer sélectivement les cellules cancéreuses de l'ovaire humain du liquide ascitique, qui s'accumule dans les cavités péritonéales des patientes atteintes d'un cancer de l'ovaire. Les nanoparticules sont conçues avec des ligands qui leur permettent de se fixer sélectivement aux cellules cancéreuses.
Les chercheurs pensent que le traitement des fluides retirés du corps évite les problèmes de toxicité potentiels qui pourraient résulter de l'introduction des nanoparticules dans le corps, bien que d'autres études soient nécessaires pour confirmer que le traitement n'aurait pas d'effets indésirables.
L'étude récemment publiée dans Nanomedicine a utilisé trois ensembles de souris femelles pour étudier les avantages du système de filtration magnétique à nanoparticules. Chaque souris a reçu une injection d'environ 500, 000 cellules murines cancéreuses de l'ovaire, qui se multiplient rapidement -- chaque cellule double en 15 heures environ.
Des nanoparticules magnétiques en suspension dans un liquide sont attirées par un aimant. Les nanoparticules pourraient être attachées aux cellules cancéreuses puis retirées du corps par filtration magnétique. Crédit :Crédit :Gary Meek
Dans le groupe expérimental, les chercheurs - qui comprenaient le chercheur Roman Mezencev - ont retiré le liquide de l'abdomen des souris immédiatement après l'injection des cellules cancéreuses. Ils ont ensuite ajouté les nanoparticules magnétiques au fluide, leur a permis de se mélanger, puis retiré magnétiquement les nanoparticules ainsi que les cellules cancéreuses attachées avant de renvoyer le fluide. Les étapes ont été répétées six fois pour chaque souris.
Un groupe témoin n'a reçu aucun traitement, tandis qu'un deuxième groupe témoin a subi le même traitement que le groupe expérimental, mais sans les nanoparticules magnétiques. Les souris des deux groupes témoins ont survécu en moyenne 37 jours, tandis que les souris traitées ont vécu 12 jours de plus - une augmentation de 32% de la longévité.
Bien que beaucoup plus de recherches doivent être effectuées avant que la technique puisse être testée chez l'homme, McDonald et Scarberry envisagent un système très similaire à celui que les patients en dialyse rénale utilisent maintenant, mais avec une solution tampon circulée dans la cavité péritonéale pour ramasser les cellules cancéreuses.
"Ce que nous développons s'apparente à l'hémofiltration ou à la dialyse péritonéale dans laquelle le patient pourrait entrer dans une clinique et être connecté à l'appareil deux fois par semaine, " a déclaré Scarberry. " Le traitement n'est pas très invasif, il pourrait donc être répété souvent.
Le nouveau traitement pourrait être utilisé en conjonction avec la chimiothérapie et la radiothérapie existantes. La réduction du nombre de cellules cancéreuses flottantes pourrait permettre une réduction de la chimiothérapie, qui a souvent des effets secondaires débilitants, dit Scarberry. Le nouveau système de traitement pourrait être utilisé pour capturer les cellules cancéreuses déversées immédiatement après une intervention chirurgicale sur une tumeur primaire.
Les chercheurs espèrent disposer d'un prototype de dispositif de circulation et de filtration prêt à être testé d'ici trois ans. Après cela viendront des études sur le meilleur schéma thérapeutique, examiner des questions telles que le nombre de nanoparticules magnétiques à utiliser, le nombre de traitements et l'espacement des traitements. Si ceux-ci réussissent, la société travaillera avec la FDA pour concevoir des essais cliniques sur l'homme.
Les chercheurs étudient également comment leurs nanoparticules magnétiques pourraient être conçues pour capturer les cellules souches du cancer de l'ovaire, qui ne sont pas affectés par la chimiothérapie existante. L'élimination de ces cellules pourrait aider à éliminer une source puissante de nouvelles cellules cancéreuses.
La recherche a été soutenue par la Georgia Research Alliance (GRA), l'Institut du cancer de l'ovaire, la Robinson Family Foundation et la Deborah Nash Harris Endowment. Membre du programme d'accélérateur de démarrage ATDC de Georgia Tech et d'une société GRA VentureLab, Sub-Micro a également levé des fonds privés pour soutenir le développement de son prototype.
Les défis à venir consistent à s'assurer que les nanoparticules ne peuvent pas contourner le système de filtration pour entrer dans le corps, et contrôler le risque d'infection causé par l'ouverture de la cavité péritonéale.
Au-delà du cancer, les chercheurs pensent que leur approche pourrait être utile pour traiter d'autres maladies dans lesquelles une réduction des cellules cancéreuses circulantes ou des particules virales pourrait être utile. L'utilisation de nanoparticules magnétiques conçues pour capturer le VIH pourrait aider à réduire le contenu viral dans la circulation sanguine, par exemple.
"Une technologie comme celle-ci a de nombreuses possibilités différentes, " a déclaré Scarberry. " Nous développons actuellement la technologie pour contrôler la propagation métastatique du cancer de l'ovaire, mais une fois que nous aurons un appareil capable d'isoler efficacement et efficacement les cellules cancéreuses des fluides circulants, y compris le sang, nous aurions d'autres opportunités."
