Les nanoparticules de fer injectées avant l'imagerie par résonance magnétique peuvent rendre les tissus plus visibles et les mêmes nanoparticules peuvent permettre aux médecins de cibler précisément les tumeurs avec de nouveaux médicaments. Cependant, parmi les défis à l'utilisation pratique des nanoparticules dans le corps humain, il y a ce que les scientifiques appellent le manque d'"hémocompatibilité" - les nanoparticules ont tendance à être attaquées et éliminées par le système immunitaire, niant leur utilité et pouvant également provoquer des effets secondaires, notamment un choc et une perte de pression artérielle. Une étude du Centre du cancer de l'Université du Colorado récemment publiée dans la revue ACS Nano décrit un mécanisme important que le système immunitaire utilise pour cibler les nanoparticules de fer et rapproche les chercheurs pour aider les nanoparticules à échapper à cette activation.
"Essentiellement, nous avons essayé de comprendre comment le système immunitaire reconnaît les nanoparticules, " dit Dmitri Simberg, Doctorat, chercheur au CU Cancer Center et professeur adjoint à la Skaggs School of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences, l'auteur principal de l'article.
Simberg et ses collègues ont commencé par injecter à des souris une version de nanoparticules de fer recouvertes de polymère de sucre et de dextrane, connues sous le nom de nanovers superparamagnétiques. Comme prévu, le système immunitaire de la souris a attaqué les nanoparticules, comme en témoigne « l'absorption » par de nombreuses cellules immunitaires, y compris les lymphocytes, neutrophiles et monocytes.
"Toutefois, nous n'avons pas vu cette même absorption de cellules immunitaires chez des souris présentant un déficit très spécifique, " dit Simberg.
Une catégorie de souris testées avait été conçue pour être incapable de fabriquer des protéines essentielles au "système du complément" - l'un des mécanismes du système immunitaire pour reconnaître les agents pathogènes dans le sang. Comme gifler un post-it sur le dos d'un ennemi, le corps utilise cette trentaine de protéines pour marquer les agents pathogènes et les matières étrangères en vue de leur destruction par le système immunitaire.
"Les souris sans protéines du complément n'attaquaient pas et n'éliminaient pas les nanoparticules, " dit Simberg. Chez ces souris déficientes en complément, les nanovers d'oxyde de fer dextran superparamagnétiques ont échappé au système immunitaire et ont pu fonctionner comme souhaité, marquage magnétique des cellules d'une manière qui faciliterait l'imagerie IRM.
« En plus des souris, les leucocytes humains avec des systèmes de complément désactivés n'ont pas absorbé de nanoparticules de fer, " dit Simberg. Les cellules sanguines humaines données à la fois par des participants sains et par des patients atteints de cancer ont efficacement ingéré des nanoparticules; lorsque le sang a été traité avec un médicament qui inhibe le système du complément, les cellules immunitaires n'ont pas attaqué les nanoparticules.
Malheureusement, la solution aux difficultés pratiques de l'utilisation des nanoparticules n'est pas de bloquer la capacité du système immunitaire humain à recruter le système du complément, qui est un outil essentiel dans la lutte du corps contre les infections et les maladies. ("Ce serait mal, " dit Simberg.) Au lieu de cela, Simberg et ses collègues ont poursuivi la ligne d'étude à la recherche de moyens de concevoir des nanoparticules pour échapper à ce système.
Il existe trois voies qui activent le système du complément :la lectine, classique et alternatif. La voie des lectines reconnaît des configurations spécifiques de molécules de sucre communes à la surface des micro-organismes nocifs, notamment la salmonelle et la listeria. Le "dextrane" dans les nanovers d'oxyde de fer dextran superparamagnétiques est un sucre reconnu par la voie des lectines, activant le système du complément et entraînant le système immunitaire à attaquer ces particules. Cependant, Simberg et ses collègues ont montré qu'en induisant des liaisons croisées entre les molécules de sucre recouvrant ces nanoparticules, la structure était suffisamment altérée pour devenir invisible pour cette voie de la lectine.
« Quand nous avons utilisé un produit chimique pour créer des réticulations sur des surfaces de nanoparticules, nous avons vu qu'ils étaient presque invisibles pour le système immunitaire de la souris, " dit Simberg. Cette réticulation a réduit l'absorption des nanoparticules par le système immunitaire de plus de 70 pour cent.
Cependant (à la surprise des chercheurs), la technique n'a pas aidé les nanoparticules à échapper au système immunitaire humain.
"Il s'est avéré que si les souris utilisent principalement la voie des lectines pour activer le système du complément pour attaquer les nanovers, chez l'homme, la voie la plus active qui attaque les nanovers est la voie alternative. Cette voie alternative n'est pas trompée par la réticulation et ainsi le système du complément humain continue de reconnaître et d'attaquer les nanoparticules réticulées, " dit Simberg.
Cependant, le tableau est encore plus complexe que cela :malgré l'activation du complément, la réticulation des sucres de surface des nanoparticules a encore permis aux nanoparticules d'échapper partiellement aux cellules immunitaires humaines. Si ce n'est pas compléter l'évasion du système, qu'en est-il de ces réticulations qui ont aidé les nanoparticules à s'échapper ?
"Nous avons un document en cours sur exactement cela, " dit Simberg. "Nous espérons soumettre pour publication dans quelques mois."
