Les scientifiques de Virginia Tech ont développé un nouveau médicament contre le cancer qui utilise des nanoparticules d'or créées par la société de biotechnologie CytImmune Sciences pour administrer du paclitaxel, un médicament de chimiothérapie couramment utilisé directement sur une tumeur.

En raison du ciblage direct, le nouvel effort augmente non seulement l'efficacité du paclitaxel, il réduit également considérablement les effets secondaires dévastateurs tels que la perte de cheveux, la nausée, et des douleurs nerveuses.

CytImmune a demandé plus tôt cette année à David Kingston, professeur émérite de chimie universitaire au Virginia Tech College of Science, pour créer un dérivé de paclitaxel qui se lie aux nanoparticules à base d'or dans la circulation sanguine, ne libérant le médicament qu'une fois qu'il est à l'intérieur d'une tumeur cancéreuse. La chimiothérapie au paclitaxel est largement utilisée pour traiter le sein, ovaire, poumon, et le cancer du côlon.

« Les effets secondaires du paclitaxel se produisent parce que le médicament est administré par voie intraveineuse et est donc distribué dans tout le corps, et pas seulement à la tumeur, " dit Kingston, qui a rejoint le Virginia Tech Department of Chemistry en 1971. "En outre, le solvant utilisé pour permettre la perfusion a sa propre toxicité. Le paclitaxel pourrait être un médicament beaucoup plus efficace s'il pouvait être ciblé directement sur la tumeur. Cela permettrait d'administrer chaque dose sans provoquer d'effets secondaires importants, et augmenterait ainsi le potentiel de guérison."

En d'autres termes, pour l'instant, la livraison d'un paclitaxel équivaut à un fusil de chasse avec des plombs. L'explosion de la mort d'une tumeur entraîne d'importants dommages collatéraux. Kingston et son équipe disent que leur méthode de livraison est comme un fusil finement réglé, en utilisant les nanoparticules à base d'or de CytImmune comme balle de livraison.

Les nanoparticules d'or sont décorées à la fois de paclitaxel et de facteur de nécrose tumorale - une protéine de signalisation cellulaire communément appelée TNF. Les nanoparticules d'or sont connues pour s'accrocher aux tumeurs cancéreuses. Le TNF se lie ainsi aux cellules des vaisseaux sanguins tumoraux, en fin de compte les tuer et réduire la haute pression à l'intérieur de la tumeur, qui empêche le paclitaxel d'atteindre les cellules cancéreuses pour les tuer.

Maintenant, le paclitaxel lentement libéré qui est lié aux nanoparticules d'or peut atteindre ses cellules cancéreuses ciblées pour les tuer.

Dans les premiers tests de laboratoire dans le traitement du mélanome de souris, une dose de 2,5 milligrammes de paclitaxel délivrée sur le véhicule de nanoparticules d'or de Kingston était essentiellement aussi efficace qu'une dose de 40 milligrammes de paclitaxel seul.

La méthode de livraison devrait bientôt évoluer vers un essai clinique, dit Kingston.

Les conclusions de Kingston et de son équipe - dont Jielu Zhao, un doctorat 2016 en chimie, maintenant chimiste chez Proctor and Gamble, et Shugeng Cao, un ancien chercheur post-doctorant également en chimie, maintenant professeur agrégé à l'Université d'Hawaï à Hilo—ont été récemment publiés dans la revue scientifique Chimie bioconjuguée .

Zhao et Cao ont réalisé la synthèse réelle des dérivés du paclitaxel avec les linkers conçus pour leur permettre de se lier aux nanoparticules d'or, sous la supervision de Kingston.

"Cette approche a le potentiel de changer la donne dans les systèmes d'administration de médicaments à base de nanoparticules, " dit Kingston, "puisqu'il combine la puissance du ciblage médicamenteux par le facteur de nécrose tumorale, avec les avantages de la livraison de nanoparticules, y compris la faible toxicité des médicaments à base de nanoparticules à la normale, tissu sain."

"En combinant l'activité de destruction des vaisseaux sanguins tumoraux du TNF avec l'effet anticancéreux du paclitaxel sur la tumeur ciblée de CytImmune, nanoparticules d'or « furtives », L'équipe du Dr Kingston et l'équipe de CytImmune pourraient avoir potentiellement créé un nouveau médicament contre le cancer qui est beaucoup plus efficace et moins toxique pour le corps humain, " dit Laurent Tamarkin, directeur général de CytImmune.

Les travaux sur le nouveau médicament ont été répartis entre le campus principal de Blacksburg de Virginia Tech et Rockville de CytImmune, Maryland, quartier général. Kingston a fait équipe avec CytImmune dans le passé sur la nanomédecine ciblant les tumeurs.

Virginia Tech a déjà utilisé des nanoparticules d'or dans des recherches anticancéreuses indépendantes, y compris le Virginia-Maryland College of Veterinary Medicine qui, dans des expériences, a utilisé des nanoparticules d'or pour collecter autour des tumeurs trouvées à l'intérieur d'un chien, puis utilisé un laser non ablatif pour cibler les nanoparticules d'or, et donc les tumeurs. En substance, l'approche vétérinaire a tué les cellules cancéreuses en les chauffant, versus l'approche de Kingston ciblant directement le paclitaxel sur les tumeurs via les nanoparticules d'or.