Des chercheurs du MIT ont mis au point un moyen de rendre les cellules tumorales plus sensibles à certains types de traitement contre le cancer en enrobant les cellules de nanoparticules avant de délivrer des médicaments.

En attachant des centaines de minuscules particules à la surface des cellules tumorales en présence d'une force mécanique, les chercheurs ont rendu les cellules beaucoup plus vulnérables aux attaques d'un médicament qui déclenche le suicide des cellules cancéreuses. Il apparaît que les nanoparticules captives augmentent les forces exercées sur les cellules par la circulation sanguine, ce qui rend les cellules plus susceptibles de mourir.

"Lorsque vous attachez de nombreuses particules aux membranes de ces cellules, puis les exposer à des forces qui imitent celles du corps humain, comme la circulation sanguine, ces thérapeutiques deviennent plus efficaces. C'est une façon d'amplifier les forces sur les cellules en utilisant des matériaux polymères, " dit Michael Mitchell, un post-doctorant au Koch Institute for Integrative Cancer Research du MIT et l'auteur principal de l'étude.

Dans des tests sur des souris, les chercheurs ont découvert que les nanoparticules captives rendaient le médicament induisant un suicide cellulaire 50 % plus efficace, et cette combinaison a éliminé jusqu'à 90 pour cent des cellules tumorales chez les souris.

Robert Langer, le professeur David H. Koch Institute au MIT, est l'auteur principal de l'article, qui paraît dans le numéro du 20 mars de Communication Nature .

Améliorer la mort cellulaire

En plus d'étudier les traits génétiques et biochimiques anormaux des tumeurs, ces dernières années, des scientifiques et des ingénieurs ont examiné comment les caractéristiques physiques des tumeurs contribuent à la progression de la maladie. Les tumeurs solides exploitent les forces physiques, tels que leur rigidité accrue et leur flux sanguin altéré, pour améliorer leur survie et leur croissance. Les forces exercées par la circulation du sang et des fluides dans les tissus mous affectent également le comportement du cancer et de diverses cellules hôtes.

Dans la nouvelle étude, l'équipe du MIT a cherché à déterminer si des forces physiques telles que celles exercées par le flux sanguin pourraient influencer la façon dont les tumeurs répondent au traitement médicamenteux. Ils se sont concentrés sur un médicament expérimental connu sous le nom de TRAIL, qui est une protéine exprimée sur différentes cellules du système immunitaire. TRAIL fait partie d'une famille de facteurs de nécrose tumorale qui se lient aux récepteurs de la mort sur les membranes cellulaires, leur envoyer un signal qui stimule l'apoptose, ou mort cellulaire programmée.

Les premières expériences ont révélé que les cellules tumorales sont devenues plus sensibles à ce médicament après avoir été exposées aux forces de cisaillement des fluides physiologiques. « Dans ces conditions d'écoulement, plus de cellules tumorales ont commencé à mourir en présence de la thérapeutique, " dit Mitchell.

Cela a conduit les chercheurs à émettre l'hypothèse qu'ils pourraient rendre les cellules encore plus sensibles au traitement en augmentant les forces agissant sur elles. Une façon de le faire est d'attacher de minuscules particules à la surface des cellules. Agissant comme des balles sur une ficelle, les particules captives frappent et tirent sur la surface des cellules tumorales au fur et à mesure que le sang s'écoule, rendant les cellules plus sensibles au signal de mort cellulaire du médicament.

Les particules, qui peut être injecté dans la circulation sanguine, sont constitués de polymères biodégradables appelés PLGA. Ces particules sont enrobées d'un autre polymère, CHEVILLE, qui est marqué avec un ligand ou un anticorps spécifique aux protéines trouvées sur les surfaces des cellules tumorales, ce qui leur permet d'être attachés à la surface.

Dans des tests sur des souris, les chercheurs ont découvert qu'attacher des particules aux cellules tumorales, puis les traiter avec TRAIL tuait les cellules tumorales métastatiques dans la circulation sanguine et réduisait également la progression des tumeurs solides chez la souris. Les chercheurs ont testé des particules allant de 100 nanomètres à 1 micromètre et ont constaté que les plus grosses étaient plus efficaces. Aussi, comme un plus grand nombre de particules étaient attachées à la surface, plus de cellules sont mortes.

L'effet du traitement semble spécifique des cellules tumorales et n'induit pas d'apoptose dans les cellules saines, disent les chercheurs.

Interactions forcées

Les chercheurs pensent que les particules peuvent améliorer les effets de TRAIL en comprimant le linceul de molécules qui entoure généralement les cellules tumorales, ce qui facilite l'interaction du médicament avec les récepteurs à la surface cellulaire qui activent la voie de la mort cellulaire.

« Quand vous exposez des cellules à des forces et que ces particules tombent sur la cellule, ils pourraient aplatir toutes ces molécules à la surface. Ensuite, le récepteur peut entrer en meilleur contact avec TRAIL pour induire la mort des cellules tumorales, " dit Mitchell.

L'équipe du MIT explore actuellement la possibilité d'utiliser cette approche en combinaison avec d'autres médicaments qui stimulent une réponse immunitaire, tels que les médicaments qui induisent une "tempête de cytokines" - une grande libération de produits chimiques de signalisation qui attirent de nombreuses cellules immunitaires vers le site pour détruire la tumeur.

« Nous sommes très intéressés par les approches combinées où vous pouvez frapper les cellules tumorales avec de nombreuses thérapies immunitaires, puis exploiter les forces physiques auxquelles ces cellules sont exposées, comme une nouvelle façon de les tuer, " dit Mitchell.