Les nanoparticules connues sous le nom de points Cornell, ou des points C, se sont révélés très prometteurs en tant qu'outil thérapeutique dans la détection et le traitement du cancer.

Maintenant, les ultrapetites particules – développées il y a plus d'une douzaine d'années par Ulrich Wiesner, le professeur d'ingénierie Spencer T. Olin - ont montré qu'ils peuvent faire quelque chose d'encore mieux :tuer les cellules cancéreuses sans attacher un médicament cytotoxique.

Une étude dirigée par Michelle Bradbury, directeur de l'imagerie peropératoire au Memorial Sloan Kettering Cancer Center et professeur agrégé de radiologie à Weill Cornell Medicine, et Michael Overholtzer, biologiste cellulaire au MSKCC, en collaboration avec Wiesner a jeté une tournure surprenante dans la quête d'une décennie pour faire sortir les points C du laboratoire et les utiliser comme thérapie clinique.

Leur papier, "Les nanoparticules ultra-petites induisent la ferroptose des cellules cancéreuses privées de nutriments et suppriment la croissance tumorale, " a été publié le 26 septembre dans Nature Nanotechnologie . Le travail détaille comment les points C, administré à fortes doses et avec les tumeurs en état de privation de nutriments, déclencher un type de mort cellulaire appelée ferroptose.

"Si vous deviez concevoir une nanoparticule pour tuer le cancer, ce serait exactement la façon dont vous le feriez, " Wiesner a déclaré. "La particule est bien tolérée dans les tissus normalement sains, mais dès que vous avez une tumeur, et dans des conditions bien précises, ces particules deviennent des tueurs."

"En réalité, " Bradbury a dit, "c'est la première fois que nous montrons que la particule a des propriétés thérapeutiques intrinsèques."

Les particules de silice fluorescente de Wiesner, aussi petit que 5 nanomètres de diamètre, ont été conçus à l'origine pour être utilisés comme outils de diagnostic, s'attacher aux cellules cancéreuses et s'éclairer pour montrer au chirurgien où se trouvent les cellules tumorales. Les utilisations potentielles comprenaient également l'administration de médicaments et la détection de l'environnement. Un premier essai clinique sur l'homme par la Food and Drug Administration, dirigé par Bradbury, considéré que les particules sont sans danger pour l'homme.

Lors de tests supplémentaires sur les particules au cours des cinq dernières années, y compris les 13 derniers mois en tant que membre des Centers of Cancer Nanotechnology Excellence, une initiative du National Cancer Institute créée en août 2015 – Bradbury, Overholtzer, Wiesner et leurs collaborateurs ont fait de ce grand, découverte inattendue.

Lorsqu'il est incubé avec des cellules cancéreuses à fortes doses - et, surtout, avec des cellules cancéreuses dans un état de privation de nutriments - les points C revêtus de peptide de Wiesner montrent la capacité d'adsorber le fer de l'environnement et de le transmettre aux cellules cancéreuses. Le peptide, appelé alpha-MSH, a été développé par Thomas Quinn, professeur de biochimie à l'Université du Missouri.

Ce processus déclenche la ferroptose, une forme nécrotique de mort cellulaire impliquant une rupture de la membrane plasmique - différente de la fragmentation cellulaire typique observée lors d'une forme de mort cellulaire plus couramment observée appelée apoptose.

"Le but initial de l'étude des points dans les cellules était de voir dans quelle mesure des concentrations plus importantes seraient tolérées sans altérer la fonction cellulaire, « Overholtzer a déclaré. « Alors que des concentrations élevées ont été bien tolérées dans des conditions normales, nous voulions également savoir comment les cellules cancéreuses soumises au stress pourraient réagir. »

A la surprise du groupe, dans les 24 à 48 heures suivant l'exposition des cellules cancéreuses aux points, il y a eu une "vague de destruction" dans toute la culture cellulaire, dit Wiesner. Les tumeurs ont également diminué lorsque les souris ont reçu de multiples injections à haute dose sans aucun effet indésirable, dit Bradbury, co-directeur avec Wiesner du MSKCC-Cornell Center for Translation of Cancer Nanomedicines.

Dans la lutte en cours contre une maladie qui tue des millions de personnes dans le monde chaque année - le cancer a pris plusieurs dans la famille de Wiesner, ce qui en fait aussi une croisade personnelle pour lui. Avoir une autre arme ne peut qu'aider, dit Wiesner.

"Nous avons trouvé un autre outil auquel les gens n'ont pas pensé du tout jusqu'à présent, ", a-t-il déclaré. "Cela a changé notre façon de penser aux nanoparticules et à ce qu'elles pourraient potentiellement faire."

Les travaux futurs se concentreront sur l'utilisation de ces particules en combinaison avec d'autres thérapies standard pour un type de tumeur donné, Bradbury a dit, dans l'espoir d'améliorer encore l'efficacité avant de tester chez l'homme.

Les chercheurs chercheront également à adapter la particule pour cibler des cancers spécifiques. "Il s'agit de concevoir les particules avec différents attachements sur elles, donc ils vont se lier au cancer particulier que nous recherchons, " a déclaré Overholtzer.