Dans le traitement du cancer, la chimiothérapie est un couperet, pas un scalpel. En attaquant les cellules à division rapide, la chimiothérapie combat efficacement les tumeurs, mais il ravage aussi les cellules saines de l'intestin, moelle, le cuir chevelu et d'autres organes, entraînant des effets secondaires graves. Ces produits chimiques toxiques sauvent des vies, mais à un grand prix pour le bien-être du patient.

Dans un effort pour faire pencher la balance vers les avantages de la chimiothérapie, Glen Kwon, professeur à la faculté de pharmacie de l'Université du Wisconsin-Madison, se tourne vers des nanoparticules capables d'améliorer les propriétés thérapeutiques de ces médicaments.

Dans un nouveau travail récemment publié dans la revue ACS Nano , Le laboratoire de Kwon a développé une forme stabilisée d'un agent de chimiothérapie commun, gemcitabine, et enfermé dans des nanoparticules capables de ralentir leur libération. Dans des modèles murins de cancer du poumon humain, le médicament amélioré a inhibé la croissance tumorale plus efficacement que la gemcitabine standard.

"Il y a eu beaucoup de battage médiatique sur la nanotechnologie, " dit Kwon, qui travaille dans le domaine depuis plus de 20 ans. "C'est un objectif ambitieux :cibler les médicaments à des endroits particuliers de notre corps."

Cet objectif est peut-être loin, Kwon dit, mais les particules qui transportent les médicaments dans le corps, connues sous le nom de nanotransporteurs, s'avèrent déjà efficaces. "Ce que les nanocarriers peuvent faire, c'est réduire la toxicité, " il dit.

En travaillant avec son étudiant diplômé Tony Tam il y a deux ans, Kwon a développé un système amélioré pour l'administration du médicament chimiothérapeutique paclitaxel, communément vendu sous le nom de Taxol, pendant le traitement. Tam a attaché une courte chaîne d'acide lactique au médicament, qui l'a aidé à se charger dans des nanocarriers fabriqués, en partie, d'acide lactique. Le nanosupport a déjà été utilisé chez l'homme.

Ainsi, lorsque vous vous tournez vers la gemcitabine, Tam a essayé la même tactique :ajouter des chaînes d'acide lactique et les charger dans le nanosupport.

"Mais le premier essai que nous avons eu n'était pas stable du tout, " dit Tam, maintenant chercheur principal chez Merck à San Francisco. Pour augmenter la stabilité du médicament, il s'est tourné vers le travail de 30 ans hors du Japon.

Dans les années 1980, des chercheurs de l'Université de Kyoto ont combiné des chaînes d'acide lactique identiques à l'exception d'une caractéristique clé :leur maniabilité. De nombreuses molécules se présentent sous la forme d'une image miroir d'elles-mêmes, et lorsque les chercheurs japonais ont combiné des versions pour droitiers et gauchers de polymères d'acide lactique, les cristaux résultants, appelés stéréocomplexes, étaient beaucoup plus stables.

Lorsque Tam a produit des stéréocomplexes d'acide lactique liés à la gemcitabine et les a chargés dans le nanosupport, la stabilité du médicament a augmenté. Par rapport à la gemcitabine attachée uniquement à la forme gauche de l'acide lactique, le stéréocomplexe libère la gemcitabine 15 fois plus lentement dans une solution artificielle. Étant donné que la gemcitabine se décompose si rapidement dans le corps, il est généralement administré à des doses élevées pour s'assurer qu'une quantité suffisante atteint la tumeur. Si ce système de nanotransporteurs ralentit la libération dans le corps, cela pourrait signifier des doses plus douces.

Avec curiosité, les nanoparticules ont adopté une forme inattendue. Alors que des nanotransporteurs similaires enveloppent les médicaments dans une sphère, des images prises à l'échelle atomique montrent les stéréocomplexes de la gemcitabine adoptant un forme cylindrique. Vous pouvez empiler 10, 000 de ces cylindres bout à bout dans l'épaisseur d'une feuille de papier.

Chez des souris porteuses d'une lignée de cancer du poumon non à petites cellules d'origine humaine, le traitement avec les nanocarriers stéréocomplexés pendant trois semaines a empêché les tumeurs de se développer. En revanche, les tumeurs ont plus que doublé de taille chez les souris traitées avec la gemcitabine standard. Les souris ont été traitées à une dose assez faible pour évaluer les différences entre les formes de gemcitabine.

"En fin de compte, notre objectif est de faire entrer cela dans les êtres humains, " dit Kwon, en ajoutant que de nombreuses étapes, telles que l'augmentation de la production et les études préliminaires de sécurité, sera requis.

Avec la Wisconsin Alumni Research Foundation, Kwon et Tam ont déposé un brevet basé sur leurs modifications de la gemcitabine qui ont amélioré sa stabilité et sa libération. Et Kwon a co-fondé Co-D Therapeutics, une société au stade préclinique qui développe des médicaments à base de nanotransporteurs sur la base de ses travaux antérieurs avec le paclitaxel.

"Cette recherche s'est appuyée sur un très bon travail d'équipe au sein de la communauté de l'École de pharmacie, " dit Tam, notant que les membres de deux autres laboratoires de l'école ont contribué au document ACS Nano.

"La collaboration est très importante."