Des scientifiques de l'Université de Californie, San Diego, ont conçu de minuscules particules sphériques pour flotter facilement dans la circulation sanguine après l'injection, puis assembler dans un échafaudage durable dans le tissu malade. Une enzyme produite par un type spécifique de tumeur peut déclencher la transformation des sphères en structures en forme de filet qui s'accumulent sur le site d'un cancer, l'équipe rapporte dans le journal Matériaux avancés cette semaine.

Le ciblage des traitements spécifiquement sur les cellules cancéreuses ou autres cellules malades dépend de certains moyens d'accumuler des niveaux élevés d'un médicament ou d'un autre agent thérapeutique sur le site spécifique et de les y maintenir. Jusqu'à présent, la plupart des efforts dépendent de l'appariement d'un morceau de la molécule délivrant le médicament à des récepteurs spécifiques à la surface de la cellule cible.

L'inspiration pour cette nouvelle stratégie est venue des systèmes biologiques qui utilisent la forme pour modifier la capacité de quelque chose à se verrouiller ou à glisser et à s'échapper, dit Nathan Gianneschi, professeur de chimie et biochimie, qui a mené le projet.

"Nous voulions proposer une nouvelle approche, " dit Gianneschi. " Plus précisément, nous voulions concevoir des matériaux commutables que nous pourrions injecter sous une forme et les faire changer en une autre entre le sang et les tumeurs. »

Certains tissus cancéreux produisent des niveaux élevés d'une classe de molécules appelées MMP, pour les métalloprotéinases matricielles. Ces enzymes modifient le comportement des autres protéines en modifiant leur configuration moléculaire, conduisant à des métastases. Gianneschi et ses collègues ont exploité cette capacité à modifier leurs nanoparticules de manière à les faire s'attarder sur le site de la tumeur.

« Nous avons trouvé comment fabriquer un matériau autonome qui pourrait détecter son environnement et changer en conséquence, " a déclaré Gianneschi.

Chaque nanoparticule est constituée de nombreuses molécules de type détergent avec une extrémité qui se mélange facilement à l'eau et une autre qui la repousse. En solution, ils s'auto-assemblent en boules avec les extrémités hydrofuges à l'intérieur, et dans cette configuration peut facilement être injecté dans une veine.

Lorsqu'il est mélangé avec des MMP dans des flacons, les enzymes ont entaillé les peptides à la surface des sphères, qui se sont remontés en filets en forme de filet.

L'équipe a testé le concept plus avant en injectant leurs nouvelles nanoparticules à des souris atteintes de fibrosarcomes humains, un type de cancer qui produit des niveaux élevés de MMP.

Pour marquer quand les sphères se sont brisées pour former d'autres structures, les chimistes ont placé l'un des deux colorants fluorescents, rhodamine ou fluorescéine, à l'intérieur des sphères. À proximité, les colorants interagissent pour créer un signal lumineux spécifique appelé FRET pour Förster Resonance Energy Transfer, lorsque l'énergie passe de la rhodamine à la fluorescéine.

En un jour, ils ont détecté des signaux FRET indiquant que les sphères s'étaient réassemblées sur les sites des tumeurs, et le signal a persisté pendant au moins une semaine.

Le traitement n'est pas intrinsèquement toxique. Il n'a pas semblé changer les tumeurs de quelque façon que ce soit, et le foie et les reins, les organes les plus vulnérables aux dommages collatéraux des traitements car ils éliminent les toxines du corps, étaient normaux et sains huit jours après l'injection.

Différentes versions de ces nanoparticules pourraient être conçues pour répondre aux signaux inhérents à d'autres types de cancers et de tissus enflammés, disent les auteurs. Les sphères peuvent également être conçues pour transporter des drogues, ou différentes sondes de diagnostic.

À l'heure actuelle, cette même équipe développe des nanoparticules porteuses d'un colorant infrarouge, ce qui leur permettrait de visualiser les tumeurs plus profondément à l'intérieur du corps ainsi que d'autres matériaux pouvant être visualisés avec des instruments couramment disponibles en clinique.