Les images montrent des TEP d'une souris avec une grosse tumeur (par la flèche blanche). La tumeur est traitée avec des nanoparticules, qui sont injectés directement dans la tumeur et sont ensuite flashés avec une lumière laser proche infrarouge. La lumière laser chauffe les nanoparticules, endommageant ou tuant ainsi les cellules cancéreuses (flèches rouges). Crédit :Kamilla Nørregaard et Jesper Tranekjær Jørgensen, Panum Inst.
Les traitements contre le cancer basés sur l'irridation au laser de minuscules nanoparticules qui sont injectées directement dans la tumeur cancéreuse fonctionnent et peuvent détruire le cancer de l'intérieur. Des chercheurs de l'Institut Niels Bohr et de la Faculté des sciences de la santé de l'Université de Copenhague ont mis au point une méthode qui tue les cellules cancéreuses à l'aide de nanoparticules et de lasers. Le traitement a été testé sur des souris et il a été démontré que les tumeurs cancéreuses sont considérablement endommagées. Les résultats sont publiés dans la revue scientifique, Rapports scientifiques .
Les traitements anticancéreux traditionnels comme la radiothérapie et la chimiothérapie ont des effets secondaires majeurs, car ils affectent non seulement les tumeurs cancéreuses, mais aussi les parties saines du corps. Un grand projet de recherche interdisciplinaire entre des physiciens de l'Institut Niels Bohr et des médecins et biologistes humains de l'Institut Panum et du Rigshospitalet a développé un nouveau traitement qui n'affecte que localement les tumeurs cancéreuses et est donc beaucoup plus doux pour le corps. Le projet s'appelle Laser Activated Nanoparticles for Tumor Elimination (LANTERNE). Le chef du projet est le professeur Lene Oddershede, biophysicien et chef du groupe de recherche Optical Tweezers à l'Institut Niels Bohr de l'Université de Copenhague en collaboration avec le professeur Andreas Kjær, responsable du Pôle Imagerie Moléculaire, Institut Panum.
Après avoir expérimenté des membranes biologiques, les chercheurs ont maintenant testé la méthode sur des souris vivantes. Dans les expériences, les souris reçoivent des tumeurs cancéreuses de cellules cancéreuses humaines cultivées en laboratoire.
Les expériences ont été réalisées avec des nanoparticules de différentes tailles et structures. Les deux premiers de la série étaient constitués d'or massif et le dernier d'un noyau de verre avec une surface d'or. Les billes ont été illuminées avec une lumière proche infrarouge avec des longueurs d'onde de 807 nanomètres et 1064 nanomètres. La nanoparticule la plus efficace était la perle de verre plaquée or. Crédit :Kamilla Nørregaard, Panum Inst.
"Le traitement consiste à injecter de minuscules nanoparticules directement dans le cancer. Ensuite, vous chauffez les nanoparticules de l'extérieur à l'aide de lasers. C'est une forte interaction entre les nanoparticules et la lumière laser, ce qui provoque l'échauffement des particules. Ce qui se passe alors, c'est que les particules chauffées endommagent ou tuent les cellules cancéreuses, " explique Lene Oddershede.
Conception et effet
Les petites nanoparticules ont un diamètre compris entre 80 et 150 nanomètres (un nanomètre est un millionième de millimètre). Les particules testées sont constituées soit d'or massif, soit d'une structure de coque constituée d'un noyau de verre entouré d'une fine coque d'or. Certaines des expériences visaient à découvrir quelles particules sont les plus efficaces pour réduire les tumeurs.
Le dessin montre une souris avec une tumeur cancéreuse sur sa patte arrière. Les nanoparticules sont injectées directement dans la tumeur, qui est ensuite flashé avec une lumière laser proche infrarouge. La lumière laser proche infrarouge pénètre bien à travers les tissus et ne cause aucun dommage de brûlure. Crédit :amilla Nørregaard, Panum Inst.
"En tant que physiciens, nous avons une grande expertise dans l'interaction entre la lumière et les nanoparticules et nous pouvons mesurer très précisément la température des nanoparticules chauffées. L'efficacité dépend de la bonne combinaison entre la structure et le matériau des particules, leur taille physique et la longueur d'onde de la lumière, " explique Lene Oddershede.
Les expériences ont montré que les chercheurs ont obtenu les meilleurs résultats avec des nanoparticules de 150 nanomètres et constituées d'un noyau de verre recouvert d'or. Les nanoparticules ont été illuminées avec une lumière laser proche infrarouge, qui est le meilleur pour pénétrer à travers le tissu. Contrairement à la radiothérapie conventionnelle, la lumière laser proche infrarouge ne cause aucun dommage de brûlure aux tissus qu'elle traverse. Juste une heure après le traitement, ils pouvaient déjà voir directement avec les scanners PET que les cellules cancéreuses avaient été tuées et que l'effet s'est poursuivi pendant au moins deux jours après le traitement.
« Maintenant, nous avons prouvé que la méthode fonctionne. À plus long terme, nous aimerions que la méthode fonctionne en injectant les nanoparticules dans la circulation sanguine, où ils se retrouvent dans les tumeurs qui peuvent avoir métastasé. Avec les tomodensitogrammes, nous pouvons voir où se trouvent les tumeurs et les irriguer avec des lasers, tout en évaluant efficacement l'efficacité du traitement peu de temps après l'irradiation. En outre, nous allons enduire les particules de chimiothérapie, qui est dégagée par la chaleur et qui va aussi aider à tuer les cellules cancéreuses, " explique Lene Oddershede.
