(Phys.org) —Le facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-alpha) est une arme puissante dans l'arsenal de lutte contre le cancer. Malheureusement, comme c'est le cas avec de nombreuses thérapies puissantes contre le cancer, l'utilisation du TNF-alpha comme thérapie anticancéreuse a été sévèrement limitée. "C'était tellement toxique qu'il a causé la mort, " et les chercheurs y ont renoncé, explique Scott McNeil, directeur du laboratoire de caractérisation des nanotechnologies au Frederick National Laboratory for Cancer Research.
C'était dans les années 90. Aujourd'hui, Le TNF-alpha est un excellent exemple de la façon d'administrer en toute sécurité et efficacement des substances toxiques aux cellules cancéreuses grâce à l'utilisation de la nanotechnologie.
Le laboratoire de McNeil, partie du centre de recherche et développement financé par le gouvernement fédéral exploité par SAIC-Frederick pour le National Cancer Institute, travaillé avec une société pharmaceutique pour reformuler le TNF-alpha en le couplant avec des nanoparticules d'or. En utilisant la protéine améliorée par la nanotechnologie, il semble possible d'injecter en toute sécurité jusqu'à trois fois la quantité qui était mortelle avec les versions précédentes. Le médicament modifié a fait l'objet d'un essai clinique de phase 1 et entre en phase 2.
Dans le laboratoire de McNeil, et pour d'autres scientifiques utilisant la nanotechnologie pour l'administration de médicaments, des histoires comme celle-ci sont de plus en plus courantes. Les chercheurs cherchent à accélérer le développement de médicaments nanotechnologiques potentiels contre le cancer en explorant des moyens de réduire les effets secondaires et de faire en sorte que les traitements atteignent leurs cibles plus efficacement. Cela peut signifier utiliser la nanotechnologie pour reformuler des médicaments qui ont peut-être échoué lors d'essais cliniques précédents. Dans certains cas, en attachant une nanoparticule à un médicament existant, les chercheurs peuvent non seulement réduire sa toxicité, mais ils peuvent également voir des gains d'espérance de vie significatifs pour les patients.
De nombreux médicaments anticancéreux sont approuvés en fonction de la durée pendant laquelle ils retardent la progression de la maladie. Certains médicaments sur le marché « n'améliorent l'espérance de vie que d'environ cinq semaines, " dit McNeil. Il voit la nanomédecine comme un potentiel de changement pour les médicaments contre le cancer à l'avenir.
McNeil, à la fois chimiste et biologiste, a passé la majeure partie de sa carrière à travailler dans les nanotechnologies, mais quand on lui a demandé d'appliquer son expertise pour trouver de meilleurs médicaments contre le cancer, il était sceptique. « Ma carrière professionnelle a été essentiellement militaire, " dit l'ancien officier de l'armée. " J'utilisais la nanotechnologie pour des applications militaires à SAIC, utiliser des points quantiques pour voir si vous dispersez les choses, où ils atterrissent. J'ai reçu un appel à l'improviste en décembre 2003 et le message était, "Nous voulons utiliser la nanotechnologie pour des applications contre le cancer." Je pensais, « À quoi pensent-ils ? Vous allez mettre un point quantique de cadmium dans un humain ? Il n'y a pas moyen!' Je l'ai réduit au début et j'ai en fait ignoré les e-mails, en espérant que ça s'en aille."
Mais cela n'a pas disparu. En réalité, beaucoup de choses ont changé au cours des 10 dernières années. Maintenant, les nanopharmaceutiques commencent à démontrer leur capacité à placer les médicaments directement dans la tumeur, où ils feront le plus de bien, plutôt que de les laisser errer librement dans le corps. Un médicament est attaché à une nanoparticule, qui est souvent une toute petite sphère. Pour le mettre en perspective, un nanomètre est un milliardième de mètre; la largeur d'une seule mèche de cheveux est d'environ 10, 000 nanomètres. La nanoparticule est suffisamment petite pour traverser les vaisseaux sanguins et pénétrer dans une tumeur, où la particule se dissocie, et le médicament est libéré. À la fin, le but de la nanomédecine est que la seule partie du corps affectée par le médicament soit la tumeur, le domaine du besoin.
Le laboratoire de caractérisation des nanotechnologies de McNeil a été fondé en 2004 en collaboration avec la Food and Drug Administration et le National Institute of Standards and Technology. Il y a une chose que le laboratoire ne fait pas :développer des médicaments nanotechnologiques. Au lieu, chercheurs là-bas - allant de l'expertise de la biologie du cancer et de la toxicologie à la chimie, immunologie, et physique—aidez les chercheurs du monde entier à créer les meilleurs médicaments possibles. « Nous aidons les enquêteurs à obtenir des preuves de concept, où ils génèrent quelques dizaines de milligrammes de matière et entrent dans les essais cliniques, où ils vont avoir besoin de kilogrammes de matériaux, " dit McNeil. " Cette recherche translationnelle, comme nous l'appelons, est absolument pertinent pour entrer dans les essais cliniques."
La majorité des scientifiques qui demandent l'aide du NCL cherchent à obtenir l'approbation de la FDA pour leurs médicaments nanotechnologiques, mais ils n'ont pas les ressources nécessaires pour optimiser leur formule. Le NCL peut vous aider. "Nous les aidons à comprendre ce qu'il en est de leur particule car ils n'ont pas les outils que nous devons pouvoir caractériser, " dit McNeil. " Ils peuvent en avoir une belle image ou un dessin animé, mais jusqu'à ce qu'ils voient nos micrographies électroniques, ils ne savent pas à quoi ça ressemble."
Le laboratoire de caractérisation des nanotechnologies a deux objectifs. Une fois qu'une molécule est passée par la cascade d'essais du NCL, qui consiste en un ensemble de tests évaluant la toxicologie préclinique, pharmacologie, et l'efficacité des nanoparticules, le NCL est en mesure de proposer une évaluation. "L'investigateur aura besoin de 40 millions de dollars pour se lancer dans les essais de phase 2. Les investigateurs doivent justifier l'investissement. Nous les aidons à générer les données dont ils ont besoin pour poursuivre leur travail, puis nous servons d'évaluation par un tiers." C'est crucial, McNeil dit, pour un chercheur à la recherche de financement. « Une société de capital-risque peut venir nous voir et nous dire :'Bien, qu'est-ce que tu penses vraiment de ça ? Voyons vos données, et l'expliquer et le défendre. Nous, évidemment, ne pouvons pas l'approuver, mais nous pouvons discuter des données dans le contexte de ce qu'ils essaient de faire. Cela a vraiment beaucoup de poids."
Prenons l'exemple d'Abraxane (paclitaxel), dont l'utilisation a été approuvée par la FDA en 2005. Abraxane, un médicament anticancéreux à toxicité variable mais largement prescrit, a été amélioré en l'attachant à une nanoparticule, créant ainsi un nouveau, traitement ciblé. "En raison de la taille et de la liaison à un récepteur différent, ce médicament a maintenant une toxicité réduite par rapport à l'ancien médicament. Pour la toxicité conjuguée nanoparticule-Abraxane est très marginale, au moins pour l'immunotoxicité et l'hypersensibilité, " dit McNeil.
Depuis 2005, le Nanotechnology Characterization Lab a caractérisé près de 300 particules différentes. Six d'entre eux sont en essais cliniques. "Selon la communauté d'où vous venez, soit c'est un excellent rapport, soit c'est un mauvais rapport, " explique McNeil. " Nous le considérons comme un rapport super formidable. Une entreprise pharmaceutique peut fabriquer des centaines de milliers de médicaments différents et seulement un sur 100 environ, 000 entre dans les essais cliniques.
La place de la nanotechnologie dans l'arsenal du traitement du cancer semble également assurée. Un nouveau rapport d'Infiniti Research Limited, un cabinet d'études marketing spécialisé dans les produits pharmaceutiques et les soins de santé, prévoit que le marché de la délivrance de médicaments par nanotechnologie est en passe de doubler au cours des cinq prochaines années.
