Schéma de principe de la recherche. Crédit :KAIST
Sangyong Jon, professeur au Département des sciences biologiques du KAIST, et son équipe ont développé une imagerie photoacoustique et une thérapie photothermique combinées pour le cancer en utilisant des nanoparticules de bilirubine (BR).
L'équipe de recherche a appliqué les propriétés d'un pigment biliaire appelé BR, qui exerce de puissants effets antioxydants et anti-inflammatoires, à cette recherche.
L'équipe attend de cette recherche, qui montre une biocompatibilité élevée ainsi qu'une imagerie photoacoustique et une thérapie photothermique exceptionnelles, être un système approprié dans le domaine du traitement du cancer.
Autrefois, l'équipe de recherche a développé un système de nanoparticules à base de bilirubine pégylée en combinant BR insoluble dans l'eau avec du polyéthylène glycol (PEG) soluble dans l'eau.
Cette technologie a facilité le BR exerçant des antioxydants tout en les empêchant de s'accumuler dans le corps. Son efficacité et sa sécurité ont été identifiées dans un modèle de maladie animale, pour des affections telles que les maladies inflammatoires de l'intestin, transport de cellules d'îlot, et l'asthme.
Contrairement aux méthodes de recherche précédentes, cette recherche a appliqué les différentes propriétés physico-chimiques du BR au traitement du cancer.
Lorsque l'agent causal de la jaunisse, BR jaune, est exposé à une certaine longueur d'onde de lumière bleue, l'agent devient un nanomatériau photonique lorsqu'il répond à la lumière. Ce nanomatériau sensible à la lumière peut être utilisé pour guérir la jaunisse car il permet une excrétion active chez les nourrissons.
Image de nanoparticules de bilirubine et de nanoparticules de bilirubine chélatées par le cisplatine. Crédit :KAIST
Deuxièmement, l'équipe a identifié que le BR est un composant majeur des calculs biliaires à pigments noirs qui peuvent souvent être trouvés dans la vésicule biliaire ou les voies biliaires dans certaines conditions pathologiques. Les résultats montrent que BR forme des calculs biliaires pigmentés noirs sans le rôle d'intermédiaire ou de cation, comme le calcium et le cuivre. L'équipe de recherche a combiné le cisplatine, un médicament anticancéreux à base de métal de platine, avec BR pour que les nanoparticules BR changent la couleur de la solution du jaune au violet.
L'équipe a également examiné la possibilité de nanoparticules BR chélatées par le cisplatine comme sonde pour les images photoacoustiques. Ils ont découvert qu'une activité photoacoustique considérable était montrée lorsqu'elle était exposée à la lumière infrarouge proche. En réalité, le signal photoacoustique a augmenté de manière significative dans les tumeurs des animaux atteints de cancer colorectal lorsque les nanoparticules lui ont été administrées par voie intraveineuse. L'équipe s'attend à un diagnostic plus précis des tumeurs grâce à cette technologie.
De plus, l'équipe a évalué les effets photothermiques des nanoparticules BR chélatées au cisplatine. La recherche a montré que la température des tumeurs augmentait de 25 degrés Celsius en cinq minutes lorsqu'elles étaient exposées à la lumière infrarouge proche, en raison de l'effet photothermique. Après deux semaines, leur taille était réduite par rapport à celle des autres groupes, et parfois les tumeurs étaient même nécrosées.
Le professeur Jon a dit, « Les substances existantes ont une faible biocompatibilité et une limitation pour la thérapie clinique car elles sont artificiellement orientées ; par conséquent, ils pourraient avoir une toxicité. J'espère que ces nanoparticules à base de BR chélaté cisplatine fourniront une nouvelle plate-forme pour les études précliniques, recherche translationnelle et adaptation clinique de l'imagerie photoacoustique et de la thérapie photothermique."
