(PhysOrg.com) -- Environ tous les trois jours, Colleen Alexandre, un étudiant diplômé en chimie, nourrit les cellules qui causent un type mortel de cancer du cerveau. C'est un rituel qui consiste à évaluer la santé des cellules au microscope, laver les cellules mortes avec une solution spéciale et instiller un milieu propre qui nourrira les cellules vivantes et en générera de nouvelles. A un moment donné, ces cellules seront soumises à des agents de chimiothérapie fixés sur des nanoparticules d'or.
C'est une idée révolutionnaire pour un système d'administration moléculaire de médicaments développé par deux chimistes du Collège des arts et des sciences de l'Université de Syracuse qui ont combiné leurs domaines d'expertise très différents. Leur travail a récemment été présenté dans le Journal of the National Cancer Institute (NCI) dans un article de presse qui souligne l'intérêt croissant du NCI pour l'utilisation de la nanotechnologie pour diagnostiquer et traiter le cancer. C'est un domaine de recherche dans lequel le NCI investit 30 millions de dollars par an, nationalement, au cours des cinq prochaines années.
L'idée d'attacher des molécules de médicaments de chimiothérapie à des nanoparticules d'or s'est développée à partir d'une série de conversations de couloir et de « et si » entre James Dabrowiak et Mathew Maye. Tous deux sont membres du département de chimie du collège et du Syracuse Biomaterials Institute, qui fournit des installations de laboratoire hautement spécialisées pour leur travail.
Dabrowiak a consacré la plus grande partie de sa carrière à la recherche sur les médicaments contre le cancer et est le doctorat d'Alexander. conseiller pédagogique. L'expertise de Maye réside dans la nanotechnologie. Il utilise des méthodes biomimétiques pour assembler des nanomatériaux. Biomimétique signifie utiliser l'ADN pour que les nanoparticules imitent la nature.
« Vous pouvez mettre une énorme quantité de petites molécules de médicament sur une seule nanoparticule, », dit Dabrowiak. « Cela se traduit par des concentrations très élevées du médicament dans les cellules cancéreuses, faisant du médicament un agent destructeur plus efficace avec moins d'effets secondaires.
L'astuce consiste à trouver le moyen le plus efficace de construire les nanoparticules chargées de drogue. C'est là qu'intervient l'expertise de Maye. Son laboratoire a développé un moyen d'attacher l'ADN aux nanoparticules d'or. Les molécules médicamenteuses adhèrent aux nanoparticules recouvertes d'ADN, codés pour attirer des types spécifiques de drogues. Une fois le médicament fixé, la surface de la nanoparticule est recouverte de matériaux inertes pour empêcher le système immunitaire d'attaquer la nanoparticule en tant qu'envahisseur étranger avant qu'elle ne se dirige vers la tumeur.
« La nôtre est une manière complètement différente de concevoir un système d'administration moléculaire de médicaments, ", dit Maye. « La méthode que nous utilisons pour attacher les molécules médicamenteuses à l'ADN est une partie unique du système. C’est un domaine de recherche que personne n’explore.
En plus de fournir une concentration plus élevée de médicaments aux cellules cancéreuses individuelles, les scientifiques affirment que les nanoparticules pourraient potentiellement être plus efficaces pour pénétrer à l'intérieur des tumeurs que les systèmes actuels d'administration de médicaments. En raison de leur croissance rapide, les tumeurs sont moins denses et plus poreuses que les tissus sains. Les molécules médicamenteuses sont petites et ont tendance à s'échapper des pores, réduire l'effet du médicament sur la tumeur. En revanche, les nanoparticules plus grosses ont tendance à se coincer à l'intérieur des pores, laisser plus de temps au médicament pour pénétrer dans la tumeur.
« Les nanoparticules sont plus facilement captées par les tumeurs que par les tissus normaux, », dit Dabrowiak. « Plus de médicaments pénètrent dans les tumeurs et moins pénètrent dans les tissus sains, ce qui entraîne moins d'effets secondaires pour les patients.
Le but ultime des scientifiques est de développer des « nanoparticules intelligentes » qui ne rechercheraient que les cellules cancéreuses, en laissant intacts les cellules et les tissus sains. « Nous pouvons attacher plusieurs types de molécules à une seule nanoparticule, y compris les particules qui reconnaissent les caractéristiques spécifiques des cellules cancéreuses, ", dit Maye. "Notre objectif est de développer des systèmes intelligents d'administration de nanoparticules pour les médicaments de chimiothérapie existants."
