(Phys.org) — Des chercheurs du Jonsson Comprehensive Cancer Center de l'UCLA ont mis au point un système innovant d'administration de médicaments dans lequel de minuscules particules appelées nanodiamants sont utilisées pour transporter des médicaments de chimiothérapie directement dans les tumeurs cérébrales. La nouvelle méthode s'est avérée entraîner une plus grande efficacité contre le cancer et moins d'effets secondaires nocifs que les traitements existants.

La recherche, publié dans le numéro en ligne anticipé de la revue à comité de lecture Nanomédecine :Nanotechnologie, Biologie et médecine , était une collaboration entre Dean Ho de la UCLA School of Dentistry et des collègues du Lurie Children's Hospital de Chicago et de la Feinberg School of Medicine de la Northwestern University. Ho co-dirige le Weintraub Center for Reconstructive Biotechnology de l'UCLA Dentistry et est professeur dans la division de biologie et médecine orales, la division de prosthodontie avancée, et le département de bio-ingénierie.

Le glioblastome est le type de tumeur cérébrale le plus fréquent et le plus mortel. Malgré un traitement chirurgical, radiothérapie et chimiothérapie, la durée de survie médiane des patients atteints de glioblastome est inférieure à un an et demi. Les tumeurs sont notoirement difficiles à traiter, en partie parce que les médicaments de chimiothérapie injectés seuls sont souvent incapables de pénétrer le système de vaisseaux sanguins protecteurs qui entourent le cerveau, connue sous le nom de barrière hémato-encéphalique. Et les médicaments qui traversent la barrière ne restent pas concentrés dans le tissu tumoral assez longtemps pour être efficaces.

Le médicament doxorubicine, un agent de chimiothérapie commun, s'est révélée prometteuse dans un large éventail de cancers, et il a servi de médicament modèle pour le traitement des tumeurs cérébrales lorsqu'il est injecté directement dans la tumeur. L'équipe de Ho a initialement développé une stratégie pour attacher fortement des molécules de doxorubicine aux surfaces de nanodiamants, créant une substance combinée appelée ND-DOX.

Les nanodiamants sont des particules à base de carbone d'environ 4 à 5 nanomètres de diamètre qui peuvent transporter une large gamme de composés médicamenteux. Et tandis que les protéines des cellules tumorales sont capables d'éjecter la plupart des médicaments anticancéreux qui sont injectés dans la cellule avant que ces médicaments n'aient le temps d'agir, ils ne peuvent pas se débarrasser des nanodiamants. Ainsi, les combinaisons médicament-nanodiamant restent dans les cellules beaucoup plus longtemps sans affecter les tissus entourant la tumeur.

Ho et ses collègues ont émis l'hypothèse que le glioblastome pourrait être traité efficacement avec un médicament modifié par un nanodiamant en utilisant une technique d'injection directe connue sous le nom d'administration améliorée par convection, ou DEC. Ils ont utilisé cette méthode pour injecter du ND-DOX directement dans les tumeurs cérébrales de modèles de rongeurs.

Les chercheurs ont découvert que les niveaux de ND-DOX dans les tumeurs étaient conservés pendant une durée bien au-delà de celle de la doxorubicine seule, montrant que la doxorubicine était absorbée dans la tumeur et restait plus longtemps lorsqu'elle était attachée à des nanodiamants. En outre, ND-DOX s'est également avéré augmenter l'apoptose - la mort programmée des cellules cancéreuses - et diminuer la viabilité cellulaire dans les lignées cellulaires de gliomes (cancer du cerveau).

Les résultats ont également démontré pour la première fois que l'administration de ND-DOX limitait la quantité de doxorubicine distribuée à l'extérieur de la tumeur. Cela a réduit les effets secondaires toxiques et a gardé plus de médicament dans la tumeur plus longtemps, augmentant l'efficacité antitumorale du médicament sans affecter les tissus environnants. Le temps de survie a augmenté de manière significative chez les rats traités avec ND-DOX, par rapport à ceux n'ayant reçu que de la doxorubicine non modifiée.

Les nanodiamants ont de nombreuses facettes, presque comme la surface d'un ballon de football, et peut se lier très fortement et rapidement à la doxorubicine, Ho noté. D'autres recherches élargiront la liste des médicaments de chimiothérapie contre le cancer du cerveau qui peuvent être fixés aux surfaces des nanodiamants pour améliorer le traitement et réduire les effets secondaires.

Pour qu'une nanoparticule ait une signification translationnelle, il doit avoir autant d'avantages intégrés dans un système aussi simplement que possible.

« Les nanomatériaux sont des véhicules prometteurs pour traiter différents types de cancer, " a déclaré Ho. "Nous recherchons les médicaments et les situations où la nanotechnologie aide réellement la chimiothérapie à mieux fonctionner, ce qui rend la tâche plus facile pour le patient et plus difficile pour le cancer."

Cette étude a montré que l'administration par convection améliorée de ND-DOX offre un système d'administration de traitement puissant contre ces tumeurs cérébrales très difficiles et mortelles, Ho a dit.

Il a noté que ce projet à grande échelle a été couronné de succès grâce aux interactions multidisciplinaires et proactives entre son équipe de bio-ingénieurs et leurs remarquables collaborateurs cliniques de la Northwestern University et du Lurie Children's Hospital.