Trop souvent, Les chercheurs qui conçoivent des nanoparticules capables de délivrer des doses efficaces d'agents anticancéreux aux tumeurs doivent équilibrer la nécessité de choisir une nanoparticule suffisamment petite pour échapper aux vaisseaux sanguins qui fuient qui entourent les tumeurs, mais suffisamment grande pour éviter une élimination rapide de la circulation sanguine via les reins. Concilier ces deux exigences conduit généralement à utiliser des nanoparticules effectivement suffisamment petites pour s'accumuler au voisinage des tumeurs, mais qui sont vraiment trop gros pour pénétrer assez profondément dans les tumeurs pour avoir le maximum d'effet thérapeutique.
Maintenant, une grande équipe de chercheurs du Massachusetts Institute of Technology, Hôpital général du Massachusetts, et la Harvard Medical School ont développé une solution à ce problème :multicouche, ou à plusieurs étages, des nanoparticules qui se dissolvent partiellement une fois qu'elles s'accumulent autour des tumeurs, laissant derrière lui une charge utile de nanoparticules à peine un dixième de la taille du véhicule de livraison d'origine. Les nanoparticules de 10 nanomètres de diamètre restantes, chargé de médicaments anticancéreux, peut alors diffuser profondément dans l'intérieur dense d'une tumeur.
Dai Fukumura, Moungi Bawendi, et Rakesh Jain, tous les professeurs principaux de leurs institutions respectives, dirigé cette étude. L'équipe a publié ses résultats dans le Actes de l'Académie nationale des sciences . Le Dr Bawendi est également membre du MIT-Harvard Center for Cancer Nanotechnology Excellence financé par le National Cancer Institute.
La clé des nouvelles nanoparticules est un matériau de gélatine qui peut servir de substrat pour les enzymes produites à des niveaux élevés par les tumeurs. Les cellules cancéreuses utilisent ces enzymes pour dissoudre la matrice extracellulaire qui entoure les organes, permettant à ces cellules malignes de s'échapper dans la circulation sanguine et de coloniser des sites éloignés de la tumeur primaire. Les chercheurs ont profité de cette enzyme en incorporant de minuscules nanoparticules dans le noyau de gélatine des nanoparticules plus grosses qu'ils ont conçues pour être injectées dans la circulation sanguine.
Pour cette série d'expériences, les chercheurs ont chargé 100 nanomètres de nanoparticules de gélatine avec des points quantiques de 10 nanomètres. Bien que les points quantiques ne soient pas susceptibles d'être utilisés pour administrer des médicaments aux tumeurs, ces nanobalises produisent des signaux optiques brillants qui peuvent être facilement surveillés lorsqu'ils sont libérés par les nanoparticules plus grosses. Les premières expériences utilisant des tumeurs en culture ont montré que les enzymes dégradant la gélatine faisaient leur travail et que les points quantiques libérés étaient capables de se diffuser plus loin et plus efficacement que les particules de 100 nanomètres dans les tumeurs. Des expériences ultérieures sur des souris porteuses de tumeurs ont confirmé ces résultats in vitro, et comme résultat, les chercheurs prévoient maintenant de répéter ces expériences en utilisant des particules de 10 nanomètres chargées de drogue à la place des points quantiques qu'ils ont utilisés dans cette étude.
Une autre approche pour introduire des nanoparticules profondément dans les tumeurs consiste à perturber la capacité d'une tumeur à former la matrice extracellulaire dense, fait de la protéine collagène, qui maintient les nanoparticules dans les régions externes d'une tumeur. C'est exactement ce que le groupe du Dr Jain au MIT et à la Harvard Medical School a fait, en utilisant le Losartan, un médicament contre l'hypertension largement utilisé, pour inhiber la synthèse du collagène. Les chercheurs ont également publié les résultats de ces études dans le Actes de l'Académie nationale des sciences .
Des études cliniques humaines ont montré que le losartan réduit l'incidence de la fibrose cardiaque et rénale en réduisant la synthèse d'une forme particulière de collagène, connu sous le nom de type I. Le Dr Jain et ses collègues ont estimé que ce même effet inhibiteur pourrait faciliter le passage des nanoparticules dans les recoins profonds d'une tumeur. En réalité, c'est exactement l'effet qu'ils ont observé à des doses de médicament suffisamment faibles pour ne pas affecter la pression artérielle. Les tests ont montré que Doxil, le premier agent anticancéreux nanoparticulaire approuvé, était plus efficace pour traiter les denses, tumeurs fibrotiques, comme les tumeurs pancréatiques, poussant chez la souris. Le Dr Jain et ses collègues notent dans leur article que parce que la thérapie au losartan à long terme s'est avérée sûre chez l'homme, et parce que de nombreux agents anticancéreux augmentent la tension artérielle, l'administration de Losartan avec des nanoparticules a de fortes chances de bénéficier aux patients cancéreux.
Les travaux sur les nanoparticules multi-étages, qui est détaillé dans un article intitulé, "Système d'administration de nanoparticules à plusieurs étages pour une pénétration profonde dans le tissu tumoral, " a été soutenu en partie par l'Alliance NCI pour la nanotechnologie dans le cancer, une initiative globale conçue pour accélérer l'application des nanotechnologies à la prévention, diagnostic, et le traitement du cancer. Un résumé de cet article est disponible sur le site Web de la revue.
