Des chercheurs du Comprehensive Cancer Center de l'Ohio State University—Arthur G. James Cancer Hospital et de l'Institut de recherche Richard J. Solove (OSUCCC—James) ont développé des nanoparticules qui gonflent et éclatent lorsqu'elles sont exposées à la lumière laser proche infrarouge.
De telles « nanobombes » pourraient surmonter une barrière biologique qui a bloqué le développement d'agents qui agissent en modifiant l'activité – l'expression – des gènes dans les cellules cancéreuses. Les agents pourraient tuer les cellules cancéreuses ou ralentir leur croissance.
Les types d'agents qui modifient l'expression des gènes sont généralement des formes d'ARN (acide ribonucléique), et ils sont notoirement difficiles à utiliser comme drogues. D'abord, ils sont facilement dégradés lorsqu'ils sont libres dans la circulation sanguine. Dans cette étude, les emballer dans des nanoparticules qui ciblent les cellules tumorales a résolu ce problème.
Cette étude, publié dans la revue Matériaux avancés , suggère que les nanobombes pourraient également résoudre le deuxième problème. Lorsque les cellules cancéreuses absorbent des nanoparticules ordinaires, ils les enferment souvent dans de petits compartiments appelés endosomes. Cela empêche les molécules médicamenteuses d'atteindre leur cible, et ils sont vite dégradés.
Avec l'agent thérapeutique, ces nanoparticules contiennent un produit chimique qui se vaporise, les faisant gonfler trois fois ou plus en taille lorsqu'ils sont exposés à la lumière laser proche infrarouge. Les endosomes éclatent, disperser l'agent ARN dans la cellule.
"Un défi majeur à l'utilisation de nanoparticules pour délivrer des agents régulateurs de gènes tels que les microARN est l'incapacité des nanoparticules à s'échapper des compartiments, les endosomes, qu'ils sont enfermés lorsque les cellules absorbent les particules, " dit le chercheur principal Xiaoming (Shawn) He, Doctorat, professeur agrégé de génie biomédical et membre de l'OSUCCC—James Translational Therapeutics Program.
"Nous pensons avoir surmonté ce défi en développant des nanoparticules comprenant du bicarbonate d'ammonium, une petite molécule qui se vaporise lors de l'exposition des nanoparticules à la lumière laser proche infrarouge, provoquant l'éclatement de la nanoparticule et de l'endosome, libérer l'ARN thérapeutique, " explique-t-il. Pour leur étude, Lui et ses collègues ont utilisé des cellules cancéreuses de la prostate humaine et des tumeurs de la prostate humaine dans un modèle animal. Les nanoparticules ont été équipées pour cibler les cellules souches cancéreuses (CSC), qui sont des cellules cancéreuses qui ont des propriétés de cellules souches. Les CSC résistent souvent au traitement et on pense qu'elles jouent un rôle important dans le développement et la récidive du cancer.
L'agent thérapeutique contenu dans les nanoparticules était une forme de microARN appelé miR-34a. Les chercheurs ont choisi cette molécule parce qu'elle peut abaisser les niveaux d'une protéine cruciale pour la survie du SCC et peut être impliquée dans la résistance à la chimiothérapie et à la radiothérapie.
Les nanoparticules encapsulent également du bicarbonate d'ammonium, qui est un agent levant parfois utilisé en boulangerie. Lumière laser proche infrarouge, qui induit la vaporisation du bicarbonate d'ammonium, peut pénétrer dans les tissus jusqu'à une profondeur d'un centimètre (près d'un demi-pouce). Pour les tumeurs plus profondes, la lumière serait délivrée à l'aide d'une chirurgie mini-invasive.
Pour les tumeurs plus profondes, la lumière serait délivrée à l'aide d'une chirurgie mini-invasive.
Les principales conclusions techniques de l'étude comprennent :
