La vision d'Omid Farokhzad sur l'avenir de la médecine ressemble beaucoup à de la science-fiction. Il voit la médecine réduite, avec des nanoparticules extrêmement petites jouant un grand rôle, délivrer des doses de médicament mesurées en molécules directement aux tumeurs cancéreuses.

Il voit des particules "théranostiques" qui non seulement délivrent la nanothérapie, mais aussi renvoyer des images diagnostiques de cellules tumorales changeantes. Il voit des nanoparticules "intelligentes" qui libèrent de minuscules doses de médicaments, comme l'insuline, en réponse aux conditions corporelles, comme changer le taux de sucre dans le sang.

Farokhzad voit des vaccins à base de nanoparticules qui peuvent éliminer le plaisir de fumer et inverser les allergies, et le développement de nanoparticules thérapeutiques pouvant être prises par voie orale au lieu d'être injectées, l'ouverture de toutes nouvelles classes de médicaments, comme les statines hypocholestérolémiantes, à la thérapie par nanoparticules.

Professeur agrégé d'anesthésie à la Harvard Medical School (HMS) et au Brigham and Women's Hospital (BWH), affilié à Harvard, Farokhzad voit ces choses parce qu'il aide à les concrétiser. Sur les sept candidats médicaments ciblés à base de nanoparticules actuellement en essais humains, deux sont basées sur des technologies développées en partie dans son laboratoire.

"Je pense que la médecine que mes propres enfants verront dans les 30 à 40 prochaines années sera très différente de celle que nous pratiquons aujourd'hui, " dit Farokhzad, le directeur du Laboratoire de nanomédecine et de biomatériaux de Brigham. « Les thérapies ciblées seront la pierre angulaire du traitement de presque toutes les maladies. »

Les nanoparticules sont des capsules à l'échelle moléculaire qui peuvent fournir de minuscules charges utiles, comme les médicaments anticancéreux, dans le corps. Une méthode courante utilise des molécules de graisse pour créer les particules, qui libèrent les médicaments à l'intérieur lorsque la graisse se décompose. Farokhzad, s'appuyant sur les travaux du scientifique Robert Langer du Massachusetts Institute of Technology, a développé des nanoparticules à libération contrôlée constituées de polymères au lieu de graisse. Ceux-ci résistent mieux à la dégradation et libèrent ainsi des médicaments sur de plus longues périodes.

Si la maladie ne vous tue pas...

L'utilisation d'une nanoparticule à libération contrôlée en thérapie présente plusieurs avantages par rapport à l'administration conventionnelle de médicaments, dit Farokhzad. Les particules contenant des molécules qui se lient à l'extérieur des cellules cancéreuses peuvent cibler une cellule tumorale et libérer des médicaments directement dans la tumeur maligne. En outre, la survie prolongée des particules dans la circulation sanguine prolonge l'exposition des cellules tumorales au médicament anticancéreux, délivrer une dose cumulative plus élevée à la tumeur tout en réduisant la toxicité pour le reste du corps.

En chimiothérapie traditionnelle, par exemple, les médecins font exploser tout le corps d'un patient avec des produits chimiques dans le but de tuer les cellules tumorales. Presque tous les médicaments, cependant—jusqu'à 99 %, Farokhzad a dit :rate complètement la tumeur. Au lieu, les produits chimiques hautement toxiques frappent d'autres organes et tissus, forcer les médecins à un acte de haute voltige équilibrant efficacité et toxicité pour tuer les tumeurs, qui peut entraîner une série d'effets secondaires, et même tuer le patient.

En outre, Farokhzad a dit, la perfusion de chimiothérapie traditionnelle entraîne une impulsion de courte durée au cours de laquelle la tumeur voit la majeure partie du médicament. Les concentrations chutent alors généralement rapidement à mesure que le corps élimine le produit chimique.

En thérapie à libération contrôlée, la concentration en nanoparticules est également la plus élevée dans le sang immédiatement après la perfusion, mais parce que le médicament est libéré des particules plus lentement, sa concentration maximale - et sa toxicité la plus élevée - est plus faible, atténuant les effets secondaires indésirables.

Au site tumoral, le contraire se produit. La capacité des nanoparticules à se verrouiller sur les cellules tumorales délivre à tout moment entre cinq et 10 fois la dose de chimiothérapie traditionnelle. Et parce que les particules circulent plus longtemps dans le sang, l'exposition de la tumeur est également plus longue.

"Une tumeur voit une concentration de médicament sensiblement augmentée par rapport au médicament administré sous forme conventionnelle et le reste du corps voit à peu près le même niveau de médicament, " Farokhzad a déclaré. "[Mais] il est livré beaucoup plus doucement au fil du temps."

Deux thérapies potentielles basées sur les travaux du laboratoire de Farokhzad sont en cours de test sur l'homme. La première, BIND-014, utilise la nanothérapie ciblée pour les tumeurs du poumon et de la prostate. Le candidat-médicament a récemment passé les essais de phase 1, qui se concentrent sur la sécurité d'un médicament, et est entré dans les essais de phase 2, qui mesurent l'efficacité de la thérapie. Farokhzad a déclaré que la cible moléculaire de la cellule cancéreuse de la prostate se trouve également sur les cellules des vaisseaux sanguins tumoraux, donnant à la thérapie des applications potentiellement plus larges contre le cancer.

La deuxième thérapie, qui est en essais de phase 1, est un vaccin à nanoparticules de nicotine, destiné à aider les fumeurs à arrêter de fumer et à prévenir les rechutes chez ceux qui l'ont fait. Le vaccin agit en sensibilisant le système immunitaire à la nicotine, une petite molécule qui échappe normalement au système immunitaire sur son chemin vers les centres de plaisir du cerveau. Le vaccin rend la nicotine visible pour le système immunitaire, en l'éliminant du corps et en supprimant la sensation agréable qu'il provoque.

Les essais sont menés par deux des trois sociétés que Farokhzad a fondées depuis 2007. La première, Lier les thérapeutiques, a été créé pour développer la promesse précoce de nanoparticules ciblées pour le traitement du cancer. La deuxième, Selecta Biosciences, a été également fondée pour poursuivre le développement de vaccins à base de nanoparticules. La troisième société, Mélange thérapeutique, conçoit des molécules médicamenteuses optimisées dès le départ pour travailler avec des nanoparticules afin de cibler les maladies infectieuses, inflammation, la douleur, et cancéreux.

Réussir le test "qui s'en soucie"

Farokhzad, qui a reçu son M.D. de l'Université de Boston, a été attiré par la recherche sur les nanoparticules au cours de sa résidence à BWH. En plus de ses fonctions cliniques, il menait des recherches sur les facteurs de transcription qui régulent l'expression des gènes impliqués dans la différenciation myéloïde, mais il recherchait un projet qui avait le potentiel à court terme d'améliorer la vie des patients qu'il voyait tous les jours à la clinique.

"Je prenais juste du recul… et regardais la situation dans son ensemble. Si je faisais tout bien et que je comprenais la régulation transcriptionnelle de ces gènes, de qui cela changerait-il la vie ? À la fin de la journée, est-ce que ça passe le test « qui s'en soucie ? » a déclaré Farokhzad. « Je voulais des choses qui avaient une application humaine, une innovation côté banc qui pourrait aller au chevet du patient."

Farokhzad a entendu parler de Langer, qui dirige le plus grand laboratoire d'ingénierie biomédicale au monde et a mené des travaux pionniers dans l'ingénierie tissulaire et les systèmes d'administration de médicaments, y compris les nanoparticules de longue durée. Il a contacté Langer, qui a accepté de l'accueillir en post-doctorat.

Farokhzad a exploré la création de nanoparticules avec des acides nucléiques à leur surface qui se lient à des sites spécifiques sur les cellules cancéreuses, comme une clé qui s'adapte à une serrure, comme il l'a décrit. En 2004, il a démontré que la technique fonctionnait sur des cellules dans une boîte de laboratoire et, un an plus tard, a prononcé un discours lors d'une conférence internationale sur le cancer à Paris décrivant des expériences montrant que la technique fonctionnait chez les animaux.

"Je pensais que s'il y avait un moyen de contrôler spatialement quels tissus voyaient le plus de drogue, ce serait un changement de paradigme, " a déclaré Farokhzad.

La réponse a été immédiate. Les organisateurs de la conférence ont choisi son travail pour faire partie de la poignée de découvertes qu'ils ont promues à l'issue de la conférence, et l'attention des médias a attiré les investisseurs en capital-risque cherchant à financer la prochaine grande découverte.

Farokhzad, qui avait quitté le laboratoire de Langer en 2004 pour démarrer son propre laboratoire au Brigham, se tourna vers Langer, qu'il connaissait avait créé plusieurs entreprises. Ensemble, les deux cofondateurs de Bind Therapeutics.

"Il l'a totalement porté à un nouveau niveau énorme, " Langer a déclaré à propos du développement par Farokhzad de recherches antérieures sur les nanoparticules. "Omid est passionné par la découverte de nouveaux produits pouvant aider la vie des gens."

Farokhzad s'est non seulement intéressé au laboratoire de Langer pour les nanoparticules, il a également adopté le point de vue de Langer selon lequel l'industrie privée est un partenaire essentiel pour apporter les découvertes au patient.

"Ma philosophie a été : « Comment faire connaître ces choses au public ? » Notre laboratoire est d'une assez bonne taille et réussit plutôt bien dans les subventions, mais vous ne pouvez aller plus loin dans ce que vous attendez des étudiants, " Langer a déclaré. "Ces entreprises fournissent un véhicule formidable pour amener ces idées du laboratoire à la clinique."

Outils pour fournir les médicaments nécessaires

Aujourd'hui, Le laboratoire de Farokhzad occupe un étage entier plus une partie d'un autre dans le bâtiment de recherche médicale de Brigham dans la région médicale de Longwood à Boston. Ses 30 enquêteurs, y compris les boursiers et les étudiants, explorer des moyens de fabriquer des nanoparticules avec de nouvelles propriétés qui pourraient les rendre utiles en thérapie. L'un de ses compagnons de longue date, Jinjun Shi, a reçu une nomination en tant que professeur adjoint d'anesthésie et déménage à l'étage pour ouvrir son propre laboratoire.

Nanoparticules, Farokhzad a dit, peut être conçu pour faire plus que simplement cibler des cellules spécifiques. Ils peuvent être utilisés de manière flexible pour répondre à de nombreux défis thérapeutiques, éliminant le besoin de trouver des composés qui en eux-mêmes sont à la fois des thérapies efficaces et des systèmes d'administration efficaces dans le corps.

Une initiative récente a été de développer une nanoparticule sans utiliser de solvants organiques car les solvants réagissent avec certains types de médicaments thérapeutiques, les décomposer avant qu'ils ne puissent entrer dans la circulation sanguine. Encore un effort, en collaboration avec Langer et Richard Blumberg, professeur de médecine au HMS et au Brigham, a été de développer une particule qui peut être prise par voie orale. Le processus imite le processus naturel par lequel les nourrissons acquièrent les anticorps qui leur confèrent leur protection initiale à leur entrée dans le monde. Les bébés absorbent les anticorps dans le lait maternel de leur mère, et les anticorps traversent la barrière intestinale/sang pour leur donner une protection immunitaire. Lorsque des nanoparticules sont attachées à des anticorps, ils peuvent faire du stop dans la circulation sanguine à travers une barrière qu'ils ne pourraient pas traverser seuls.

« Si l'administration orale de produits biologiques est si difficile, pourquoi les bébés le font-ils si efficacement ?", a demandé Farokhzad.

Cette histoire est publiée avec l'aimable autorisation de la Harvard Gazette, Journal officiel de l'université Harvard. Pour des nouvelles universitaires supplémentaires, visitez Harvard.edu.