Depuis des décennies, les chercheurs ont travaillé pour développer des nanoparticules qui délivrent des médicaments anticancéreux directement aux tumeurs, minimiser les effets secondaires toxiques de la chimiothérapie. Cependant, même avec le meilleur de ces nanoparticules, seulement environ un pour cent du médicament atteint généralement sa cible. Maintenant, une équipe de chercheurs du MIT, l'Institut de recherche médicale de Sanford-Burnham, et l'Université de Californie à San Diego (UCSD) a conçu un nouveau type de système d'administration dans lequel une première vague de nanoparticules se concentre sur la tumeur, appelle ensuite une deuxième vague beaucoup plus importante qui dispense le médicament contre le cancer. Cette communication entre les nanoparticules, activé par la biochimie du corps, a stimulé l'administration de médicaments aux tumeurs de plus de 40 fois dans une étude sur la souris.
Cette nouvelle stratégie pourrait améliorer l'efficacité de nombreux médicaments contre le cancer et d'autres maladies, disent les enquêteurs. Cette équipe multi-institutionnelle était dirigée par Sangeeta Bhatia du MIT, qui est également membre du MIT-Harvard Center of Cancer Nanotechnology Excellence, partie de l'Alliance pour la nanotechnologie dans le cancer de l'Institut national du cancer. Cette recherche est décrite dans un article publié dans la revue Nature Materials. Michael Sailor de l'UCSD et Erkki Ruoslahti du Sanford Burnham Institute, tous deux membres seniors de l'Alliance for Nanotechnology in Cancer, ont également participé à cette étude.
Le Dr Bhatia et ses collaborateurs se sont inspirés de systèmes biologiques complexes dans lesquels de nombreux composants travaillent ensemble pour atteindre un objectif commun. Par exemple, le système immunitaire fonctionne grâce à une coopération hautement orchestrée entre de nombreux types de cellules différents. Dans ce cas, l'approche de l'équipe est basée sur la cascade de la coagulation sanguine, une série de réactions qui commence lorsque le corps détecte une lésion d'un vaisseau sanguin. Les protéines dans le sang connues sous le nom de facteurs de coagulation interagissent dans une chaîne complexe d'étapes pour former des brins de fibrine, qui aident à sceller le site de la blessure et à prévenir la perte de sang.
Pour exploiter la puissance de communication de cette cascade, les chercheurs avaient besoin de deux types de nanoparticules :la signalisation et la réception. Particules de signalisation, qui composent la première vague, sortir de la circulation sanguine et arriver au site tumoral via de minuscules trous dans les vaisseaux sanguins qui fuient qui entourent généralement les tumeurs (c'est de la même manière que la plupart des nanoparticules ciblées atteignent leur destination). Une fois au niveau de la tumeur, cette première vague de particules incite le corps à croire qu'une blessure s'est produite au niveau d'un site tumoral, soit en émettant de la chaleur, soit en se liant à une protéine qui déclenche la cascade de la coagulation.
Les particules réceptrices sont recouvertes de protéines qui se lient à la fibrine, qui les attire vers le site de la coagulation du sang. Ces particules de deuxième onde transportent également une charge utile de médicament, qu'ils libèrent une fois qu'ils atteignent la tumeur.
Dans une étude sur des souris, un système de systèmes de nanoparticules communicantes a fourni 40 fois plus de doxorubicine, un agent anticancéreux largement utilisé, que les nanoparticules non communicantes. Les chercheurs ont également constaté un effet thérapeutique amplifié en conséquence sur les tumeurs des souris traitées avec des nanoparticules communicantes.
Pour ouvrir la voie à des essais cliniques potentiels et à une approbation réglementaire, Le Dr Bhatia et ses collègues explorent maintenant des moyens de remplacer les composants de ces nanosystèmes coopératifs par des médicaments déjà testés chez les patients. Par exemple, les médicaments qui induisent la coagulation au niveau des sites tumoraux pourraient remplacer les particules de signalisation testées dans cette étude.
Ce travail, qui est détaillé dans un article intitulé, « Des nanoparticules qui communiquent in vivo pour amplifier le ciblage 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.
