Kit Lam et ses collègues de l'UC Davis et d'autres institutions ont créé des nanoparticules (NP) dynamiques qui pourraient fournir un arsenal d'applications pour diagnostiquer et traiter le cancer. Construit sur un polymère facile à fabriquer, ces particules peuvent être utilisées comme agents de contraste pour éclairer les tumeurs pour les examens IRM et PET ou pour administrer une chimiothérapie et d'autres thérapies pour détruire les tumeurs. En outre, les particules sont biocompatibles et n'ont montré aucune toxicité. L'étude a été publiée en ligne aujourd'hui dans Communication Nature .
"Ce sont des particules incroyablement utiles, " a noté le co-premier auteur Yuanpei Li, membre du corps professoral de recherche du laboratoire Lam. "En tant qu'agent de contraste, ils rendent les tumeurs plus faciles à voir sur l'IRM et d'autres scanners. Nous pouvons également les utiliser comme véhicules pour administrer une chimiothérapie directement aux tumeurs; appliquer de la lumière pour que les nanoparticules libèrent de l'oxygène singulet (thérapie photodynamique) ou utiliser un laser pour les chauffer (thérapie photothermique) - autant de moyens éprouvés de détruire les tumeurs.
Jessica Tucker, directeur du programme Drug and Gene Delivery and Devices à l'Institut national d'imagerie biomédicale et de bioingénierie, qui fait partie des National Institutes of Health, a déclaré que l'approche décrite dans l'étude a la capacité de combiner à la fois des applications d'imagerie et thérapeutiques sur une seule plate-forme, qui a été difficile à réaliser, surtout en bio, et donc biocompatible, véhicule.
« Ceci est particulièrement utile dans le traitement du cancer, où un traitement ciblé sur les cellules tumorales, et la réduction des effets létaux dans les cellules normales, est si critique, " elle a ajouté.
Bien qu'il ne s'agisse pas des premières nanoparticules, ceux-ci peuvent être les plus polyvalents. D'autres particules sont bonnes pour certaines tâches mais pas pour d'autres. Particules non organiques, tels que les points quantiques ou les matériaux à base d'or, fonctionnent bien comme outils de diagnostic mais présentent des problèmes de sécurité. Les sondes organiques sont biocompatibles et peuvent délivrer des médicaments mais manquent d'applications d'imagerie ou de photothérapie.
Construit sur un polymère porphyrine/acide cholique, les nanoparticules sont simples à fabriquer et fonctionnent bien dans le corps. Les porphyrines sont des composés organiques courants. L'acide cholique est produit par le foie. Les nanoparticules de base ont une largeur de 21 nanomètres (un nanomètre équivaut à un milliardième de mètre).
Pour stabiliser davantage les particules, les chercheurs ont ajouté l'acide aminé cystéine (créant des CNP), ce qui les empêche de libérer prématurément leur charge thérapeutique lorsqu'ils sont exposés aux protéines sanguines et à d'autres barrières. A 32 nanomètres, Les CNP sont idéalement dimensionnés pour pénétrer les tumeurs, s'accumulent parmi les cellules cancéreuses tout en épargnant les tissus sains.
Dans l'étude, l'équipe a testé les nanoparticules, in vitro et in vivo, pour un large éventail de tâches. Côté thérapeutique, Les CNP transportaient efficacement des médicaments anticancéreux, comme la doxorubicine. Même gardé dans le sang pendant de nombreuses heures, Les CNP n'ont libéré que de petites quantités de médicament; cependant, lorsqu'il est exposé à la lumière ou à des agents tels que le glutathion, ils ont facilement libéré leurs charges utiles. La capacité de contrôler avec précision la libération de la chimiothérapie à l'intérieur des tumeurs pourrait réduire considérablement la toxicité. Les CNP contenant de la doxorubicine ont fourni un excellent contrôle du cancer chez les animaux, avec des effets secondaires minimes.
Les CNP peuvent également être configurés pour répondre à la lumière, produire de l'oxygène singulet, molécules réactives qui détruisent les cellules tumorales. Ils peuvent également générer de la chaleur lorsqu'ils sont touchés par une lumière laser. Significativement, Les CNP peuvent effectuer l'une ou l'autre tâche lorsqu'ils sont exposés à une seule longueur d'onde de lumière.
Les CNP offrent un certain nombre d'avantages pour améliorer l'imagerie. Ils chélatent facilement les agents d'imagerie et peuvent rester dans le corps pendant de longues périodes. Dans les études animales, Les CNP se sont rassemblés dans les tumeurs, les rendant plus faciles à lire sur une IRM. Parce que les CNP se sont accumulés dans les tumeurs, et pas tellement dans les tissus normaux, ils ont considérablement amélioré le contraste tumoral pour l'IRM et peuvent également être prometteurs pour les examens TEP-IRM.
Cette polyvalence offre de multiples options aux cliniciens, car ils mélangent et assortissent les applications.
« Ces particules peuvent combiner imagerie et thérapeutique, ", a déclaré Li. "Nous pourrions potentiellement les utiliser pour fournir simultanément un traitement et surveiller l'efficacité du traitement."
"Ces particules peuvent également être utilisées comme sondes optiques pour la chirurgie guidée par l'image, " dit Lam. " De plus, ils peuvent être utilisés comme agents photosensibilisants très puissants pour la photothérapie peropératoire."
Bien que les premiers résultats soient prometteurs, il reste encore un long chemin à parcourir avant que les CNP puissent entrer dans la clinique. Le Lam lab et ses collaborateurs poursuivront des études précliniques et, si tout va bien, procéder à des essais humains. En attendant, l'équipe est enthousiasmée par ces capacités.
"C'est la première nanoparticule à effectuer autant de tâches différentes, " a déclaré Li. " De la livraison de la chimio, thérapies photodynamiques et photothermiques pour améliorer l'imagerie diagnostique, c'est le package complet."
