Un groupe international de scientifiques dirigé par Gang Han, Doctorat, à la faculté de médecine de l'Université du Massachusetts, a combiné un nouveau type de nanoparticule avec une thérapie photodynamique approuvée par la FDA pour tuer efficacement les cellules cancéreuses profondes in vivo avec un minimum de dommages aux tissus environnants et moins d'effets secondaires que la chimiothérapie. Cette nouvelle stratégie de traitement prometteuse pourrait étendre l'utilisation actuelle des thérapies photodynamiques pour accéder aux tumeurs cancéreuses profondes.
« Nous sommes très enthousiasmés par le potentiel de la pratique clinique utilisant nos nanoparticules à émission rouge améliorées combinées à une thérapie médicamenteuse photodynamique approuvée par la FDA pour tuer les cellules malignes dans les tumeurs plus profondes, " a déclaré le Dr Han, auteur principal de l'étude et professeur adjoint de biochimie et de pharmacologie moléculaire à l'UMMS. "Nous avons pu le faire avec des basses puissances biocompatibles, lumière proche infrarouge à 980 nm pénétrant les tissus profonds."
En thérapie photodynamique, également connu sous le nom de PDT, le patient reçoit un médicament photosensible non toxique, qui est absorbé par toutes les cellules du corps, y compris les cancéreux. Des lumières laser rouges spécifiquement adaptées aux molécules de médicament sont ensuite allumées de manière sélective sur la zone tumorale. Lorsque la lumière rouge interagit avec le médicament photosensible, il produit une forme d'oxygène hautement réactive (oxygène singulier) qui tue les cellules cancéreuses malignes tout en laissant la plupart des cellules voisines indemnes.
En raison de la capacité limitée de la lumière rouge à pénétrer dans les tissus, cependant, Les thérapies photodynamiques actuelles ne sont utilisées que pour le cancer de la peau ou des lésions dans des tissus très peu profonds. La capacité d'atteindre des cellules cancéreuses plus profondes pourrait étendre l'utilisation des thérapies photodynamiques.
Dans une recherche publiée en ligne par la revue ACS Nano de l'American Chemical Society, Han et ses collègues décrivent une nouvelle stratégie qui utilise une nouvelle classe de nanoparticules à conversion ascendante (UCNP), un milliardième de mètre, qui peut agir comme une sorte de station relais. Ces UCNP sont administrés avec le médicament photodynamique et convertissent la lumière proche infrarouge à pénétration profonde en lumière rouge visible qui est nécessaire dans les thérapies photodynamiques pour activer le médicament anticancéreux.
Pour réaliser cette conversion de lumière, Han et ses collègues ont conçu un UCNP pour avoir de meilleures émissions dans la partie rouge du spectre en enrobant les nanoparticules de fluorure de calcium et en augmentant le dopage des nanoparticules avec de l'ytterbium.
Dans leurs expériences, les chercheurs ont utilisé le low-cost, L'acide aminolévulinique, un médicament photosensibilisant approuvé par la FDA, l'a combiné avec les UCNP à émission rouge augmentée qu'ils avaient développés. La lumière proche infrarouge a ensuite été allumée sur l'emplacement de la tumeur. Han et ses collègues ont montré que les UCNP ont réussi à convertir la lumière proche infrarouge en lumière rouge et à activer le médicament photodynamique à des niveaux plus profonds que ceux qui peuvent être actuellement atteints avec les méthodes de thérapie photodynamique. Réalisé à la fois in vitro et avec des modèles animaux, la thérapie combinée a montré une destruction améliorée de la tumeur cancéreuse en utilisant une puissance laser plus faible.
Yong Zhang, Doctorat, professeur titulaire de la chaire de l'Université nationale de Singapour et leader dans le développement et l'application de nanoparticules à conversion ascendante, qui n'a pas participé à l'étude, a déclaré qu'en concevant avec succès des émissions rouges amplifiées dans ces nanoparticules, l'équipe de recherche a créé la thérapie photodynamique la plus profonde jamais réalisée à l'aide d'un médicament approuvé par la FDA.
"Cette thérapie est très prometteuse en tant que tueur non invasif pour les tumeurs malignes qui dépassent 1 cm de profondeur - cancer du sein, cancer du poumon, et le cancer du côlon, par exemple, sans les effets secondaires de la chimiothérapie, " dit Zhang.
Han a dit, "Cette approche est un nouveau développement passionnant pour le traitement du cancer qui est à la fois efficace et non toxique, et cela ouvre également de nouvelles opportunités pour l'utilisation des nanoparticules à émission rouge augmentée dans d'autres applications photoniques et biophotoniques."
