Glioblastome multiforme, un type de tumeur cérébrale, est l'un des cancers les plus difficiles à traiter. Seule une poignée de médicaments sont approuvés pour traiter le glioblastome, et l'espérance de vie médiane des patients diagnostiqués avec la maladie est inférieure à 15 mois.

Les chercheurs du MIT ont maintenant mis au point une nouvelle nanoparticule qui libère un médicament et qui pourrait offrir un meilleur moyen de traiter le glioblastome. Les particules, qui transportent deux drogues différentes, sont conçus de manière à pouvoir facilement traverser la barrière hémato-encéphalique et se lier directement aux cellules tumorales. Un médicament endommage l'ADN des cellules tumorales, tandis que l'autre interfère avec les systèmes que les cellules utilisent normalement pour réparer ces dommages.

Dans une étude sur des souris, les chercheurs ont montré que les particules pouvaient rétrécir les tumeurs et les empêcher de repousser.

"Ce qui est unique ici, c'est que nous ne sommes pas seulement capables d'utiliser ce mécanisme pour traverser la barrière hémato-encéphalique et cibler les tumeurs de manière très efficace, nous l'utilisons pour délivrer cette combinaison de médicaments unique, " dit Paula Hammond, un professeur David H. Koch en ingénierie, le chef du département de génie chimique du MIT, et membre du Koch Institute for Integrative Cancer Research du MIT.

Hammond et Scott Floyd, un ancien chercheur clinique de l'Institut Koch qui est maintenant professeur agrégé de radio-oncologie à la Duke University School of Medicine, sont les auteurs principaux de l'article, qui apparaît dans Communication Nature . L'auteur principal de l'article est Fred Lam, un chercheur de l'Institut Koch.

Cibler le cerveau

Les nanoparticules utilisées dans cette étude sont basées sur des particules conçues à l'origine par Hammond et l'ancien étudiant diplômé du MIT Stephen Morton, qui est également l'auteur du nouveau document. Ces gouttelettes sphériques, connu sous le nom de liposomes, peuvent transporter un médicament dans leur noyau et l'autre dans leur enveloppe externe grasse.

Adapter les particules pour traiter les tumeurs cérébrales, les chercheurs ont dû trouver un moyen de leur faire franchir la barrière hémato-encéphalique, qui sépare le cerveau de la circulation sanguine et empêche les grosses molécules d'entrer dans le cerveau.

Les chercheurs ont découvert que s'ils recouvraient les liposomes d'une protéine appelée transferrine, les particules pouvaient traverser la barrière hémato-encéphalique avec peu de difficulté. Par ailleurs, la transferrine se lie également aux protéines présentes à la surface des cellules tumorales, permettant aux particules de s'accumuler directement sur le site de la tumeur tout en évitant les cellules cérébrales saines.

Cette approche ciblée permet l'administration de fortes doses de médicaments de chimiothérapie qui peuvent avoir des effets secondaires indésirables s'ils sont injectés dans tout le corps. Témozolomide, qui est généralement le premier médicament de chimiothérapie administré aux patients atteints de glioblastome, peut provoquer des ecchymoses, la nausée, et faiblesse, entre autres effets secondaires.

S'appuyant sur les travaux antérieurs de Floyd et Yaffe sur la réponse aux dommages à l'ADN des tumeurs, les chercheurs ont emballé le témozolomide dans le noyau interne des liposomes, et dans l'enveloppe extérieure, ils ont intégré un médicament expérimental appelé inhibiteur de bromodomaine. On pense que les inhibiteurs de bromodomaine interfèrent avec la capacité des cellules à réparer les dommages à l'ADN. En combinant ces deux médicaments, les chercheurs ont créé un coup de poing qui perturbe d'abord les mécanismes de réparation de l'ADN des cellules tumorales, lance alors une attaque sur l'ADN des cellules alors que leurs défenses sont en panne.

Les chercheurs ont testé les nanoparticules sur des souris atteintes de tumeurs du glioblastome et ont montré qu'une fois que les nanoparticules ont atteint le site tumoral, la couche externe des particules se dégrade, libérant l'inhibiteur de bromodomaine JQ-1. Environ 24 heures plus tard, le témozolomide est libéré du noyau de la particule.

Les expériences des chercheurs ont révélé que les nanoparticules contenant des médicaments recouvertes de transferrine étaient beaucoup plus efficaces pour réduire les tumeurs que les nanoparticules non recouvertes ou le témozolomide et le JQ-1 injectés seuls dans la circulation sanguine. Les souris traitées avec les nanoparticules recouvertes de transferrine ont survécu deux fois plus longtemps que les souris ayant reçu d'autres traitements.

"C'est encore un autre exemple où la combinaison de l'administration de nanoparticules avec des médicaments impliquant la réponse aux dommages à l'ADN peut être utilisée avec succès pour traiter le cancer, " dit Michael Yaffe, un professeur de sciences David H. Koch et membre du Koch Institute, qui est également l'auteur de l'article.

Nouvelles thérapies

Dans les études sur la souris, les chercheurs ont découvert que les animaux traités avec les nanoparticules ciblées subissaient beaucoup moins de dommages aux cellules sanguines et aux autres tissus normalement endommagés par le témozolomide. Les particules sont également enrobées d'un polymère appelé polyéthylène glycol (PEG), qui aide à protéger les particules d'être détectées et décomposées par le système immunitaire. Le PEG et tous les autres composants des liposomes sont déjà approuvés par la FDA pour une utilisation chez l'homme.

"Notre objectif était d'avoir quelque chose qui pourrait être facilement traduisible, en utilisant simplement, composants synthétiques déjà approuvés dans le liposome, " Lam dit. "C'était vraiment une étude de validation de concept [montrant] que nous pouvons fournir de nouvelles thérapies combinées en utilisant un système de nanoparticules ciblées à travers la barrière hémato-encéphalique."

JQ-1, l'inhibiteur de bromodomaine utilisé dans cette étude, ne conviendrait probablement pas à un usage humain car sa demi-vie est trop courte, mais d'autres inhibiteurs de bromodomaine sont actuellement en essais cliniques.

Les chercheurs prévoient que ce type de délivrance de nanoparticules pourrait également être utilisé avec d'autres médicaments anticancéreux, y compris beaucoup qui n'ont jamais été essayés contre le glioblastome parce qu'ils ne pouvaient pas traverser la barrière hémato-encéphalique.

"Parce qu'il y a une si courte liste de médicaments que nous pouvons utiliser dans les tumeurs cérébrales, un véhicule qui nous permettrait d'utiliser certains des schémas de chimiothérapie les plus courants dans les tumeurs cérébrales changerait vraiment la donne, " dit Floyd. " Peut-être que nous pourrions trouver l'efficacité pour des chimiothérapies plus standard si nous pouvions simplement les amener au bon endroit en contournant la barrière hémato-encéphalique avec un outil comme celui-ci. "