Une énigme du cancer est la capacité de la tumeur à utiliser notre corps comme bouclier humain pour détourner le traitement. Les tumeurs se développent parmi les tissus et organes normaux, donnant souvent aux médecins peu d'options mais à endommager, empoisonner ou retirer des parties saines de notre corps pour tenter de repousser le cancer par la chirurgie, chimiothérapie ou radiothérapie.

Mais dans un article publié le 27 septembre dans le journal Petit , des scientifiques de l'Université de Washington décrivent un nouveau système pour encapsuler les médicaments de chimiothérapie dans de minuscules, paquets synthétiques « nanocarrier », qui pourraient être injectés aux patients et démontés sur le site de la tumeur pour libérer leur cargaison toxique.

Le groupe, dirigé par le professeur de science et d'ingénierie des matériaux de l'UW, Miqin Zhang, n'est pas le premier à travailler sur les nanotransporteurs. Mais le package nanocarrier développé par l'équipe de Zhang est un hybride de matériaux synthétiques, ce qui donne au nanosupport la capacité unique de transporter non seulement des médicaments, mais aussi de minuscules particules fluorescentes ou magnétiques pour colorer la tumeur et la rendre visible aux chirurgiens.

« Notre système de nanotransporteurs est vraiment un hybride répondant à deux besoins :l'administration de médicaments et l'imagerie tumorale, " dit Zhang, qui est l'auteur principal de l'article. "D'abord, ce nanosupport peut délivrer des médicaments de chimiothérapie et les libérer dans la zone tumorale, qui épargne les tissus sains des effets secondaires toxiques. Seconde, nous chargeons le nanosupport avec des matériaux pour aider les médecins à visualiser la tumeur, soit à l'aide d'un microscope, soit par IRM."

Leur nanosupport hybride s'appuie sur des années de recherche sur les types de matériaux synthétiques qui pourraient emballer des médicaments pour les administrer dans une partie spécifique du corps d'un patient. Lors des tentatives précédentes, les scientifiques essayaient souvent d'abord de fabriquer un nanosupport vide à partir d'un matériau synthétique. Une fois assemblé, ils chargeraient le nanosupport avec un médicament thérapeutique. Mais cette approche était inefficace, et présentait un risque élevé d'endommager les médicaments fragiles et de les rendre inefficaces.

« La plupart des agents chimiothérapeutiques ont des structures complexes—essentiellement, ils sont très fragiles et ils ne servent à rien s'ils sont cassés au moment où ils atteignent la tumeur, " dit Zhang.

L'équipe de Zhang a contourné ce problème en concevant un nanosupport qui pourrait être assemblé et chargé simultanément. Leur approche s'apparente à la mise en place d'une cargaison dans un conteneur d'expédition alors même que les parois du conteneur, le plancher et le toit sont assemblés et boulonnés ensemble.

Cette technique de « charge pendant l'assemblage » a également permis à l'équipe de Zhang d'incorporer plusieurs composants chimiques dans la structure du nanosupport, ce qui pourrait aider à maintenir la cargaison en place et à rendre la tumeur facile à imager en milieu clinique.

Leur nanosupport arbore un noyau d'oxyde de fer, qui fournit une structure mais peut également être utilisé comme agent d'imagerie dans les IRM. Une coquille de silice entoure le noyau, et a été conçu pour empiler efficacement le paclitaxel, un médicament chimiothérapeutique. Ils ont également inclus de l'espace dans le nanosupport pour les points de carbone, de minuscules particules qui peuvent "tacher" les tissus et les rendre plus faciles à voir au microscope, aider les médecins à résoudre les frontières entre les tissus cancéreux et sains pour un traitement ou une intervention chirurgicale ultérieurs. L'intensité de nombreux agents d'imagerie s'estompe avec le temps, mais Zhang a déclaré que ce nanosupport peut fournir une imagerie soutenue pendant des mois.

Pourtant, malgré tant de cargaison, les nanosupports entièrement chargés sont inférieurs à l'épaisseur d'une feuille de papier de cahier fragile.

La coque en silice maintient l'étanchéité des nanosupports. En outre, ils n'interfèrent pas avec les tissus sains, comme l'a montré l'équipe de Zhang en injectant à des souris saines des nanoporteurs vides ou des nanoporteurs chargés de drogue. Cinq jours après l'injection, ils ont vérifié les organes vitaux chez les souris pour des preuves de toxicité et n'en ont trouvé aucun.

"Cela indiquerait que les nanotransporteurs eux-mêmes ne déclenchent pas de réaction indésirable dans le corps, et que les nanotransporteurs chargés gardent leur cargaison toxique à l'abri du corps, " dit Zhang.

L'équipe de l'UW a également conçu les nanosupports pour qu'ils soient facilement démontés une fois qu'ils ont atteint l'emplacement souhaité. Le chauffage doux de la lumière infrarouge de faible niveau était suffisant pour que les nanoporteurs se brisent et dégorgent leur cargaison, ce que les médecins pourraient appliquer sur le site de la tumeur pendant le traitement.

Comme test final de l'efficacité des nanosupports, L'équipe de Zhang s'est tournée vers des souris atteintes d'une forme de cancer transmissible. Les souris auxquelles ils ont injecté des nanoporteurs vides n'ont montré aucune réduction de la taille de la tumeur. Mais les tumeurs ont diminué de manière significative chez les souris injectées avec des nanosupports chargés de paclitaxel. Ils ont constaté un effet similaire sur les cellules cancéreuses humaines cultivées et testées en laboratoire.

"Ces résultats montrent que les nanocarriers peuvent livrer leur cargaison intacte au site tumoral, " a déclaré Zhang. " Et bien que nous ayons conçu ce nanosupport spécifiquement pour accueillir le paclitaxel, il est possible d'adapter cette technique à d'autres médicaments."

Il y a encore des montagnes à gravir avant que cette technologie ne soit prouvée sûre et efficace pour les humains. Mais Zhang espère que l'approche de son équipe et les résultats prometteurs accéléreront l'ascension.