Le Dr Jie Zheng pense avoir transformé une barrière en un pont en ce qui concerne la mise en œuvre de la nanomédecine.

Le professeur de chimie et son équipe de recherche à l'Université du Texas à Dallas ont démontré que les nanomédicaments peuvent être conçus pour s'interfacer avec un processus de détoxification naturel dans le foie afin d'améliorer leur ciblage de la maladie tout en minimisant les effets secondaires potentiels.

Leur étude, publié le 15 juillet dans Nature Nanotechnologie , indique une voie pour rendre la nanomédecine plus sûre et plus efficace.

"Les gens travaillent sur la nanomédecine depuis des décennies. Elle a un grand potentiel pour faire progresser le traitement et la détection du cancer, " dit Zheng, le professeur Cecil H. et Ida Green en sciences de la biologie des systèmes au département de chimie et de biochimie de l'UT Dallas. "Mais il y a aussi des dangers potentiels."

La nanomédecine fait généralement référence à l'utilisation de nanoparticules manufacturées, définis par leurs dimensions microscopiques, à diverses fins liées à la santé. Les principaux de ces rôles sont la livraison précise de médicaments et la détection de diverses maladies.

Le foie, le plus grand organe de détoxification du corps, capture et élimine de nombreuses substances provenant à la fois de l'intérieur et de l'extérieur du corps.

"Le foie nous protège tous les jours des dommages causés par les matières étrangères, ", a déclaré Zheng. "Mais c'est aussi un obstacle de longue date à la fabrication de nanomédicaments sûrs et efficaces que les patients peuvent utiliser."

Bien que de nombreux nanomédicaments ciblent efficacement la maladie dans les études précliniques, Zheng a déclaré que peu d'entre eux atteignent une utilisation clinique. Ceci est dû au fait, dans le foie, les macrophages - un type de globule blanc - les capturent et les stockent dans le corps à long terme, réduisant leur efficacité et augmentant leur toxicité.

"Le défi est de maximiser leur potentiel de traitement tout en minimisant les effets secondaires, " dit-il. " Ce n'est que lorsque vous résolvez les deux problèmes que vous pouvez vraiment apporter cela à la clinique. "

La découverte clé des chercheurs, réalisée dans un modèle murin, est que l'un des processus naturels d'élimination des toxines du foie peut être utilisé pour améliorer l'administration de nanomédicaments tout en les rendant sûrs. Ce processus, la biotransformation médiée par le glutathion, élimine les nanomédicaments non ciblés afin qu'ils ne nuisent pas au corps.

"Nous utilisons cette biotransformation du foie comme moyen de modifier les nanomédicaments en circulation afin de réduire l'absorption des macrophages, " a déclaré le Dr Xingya Jiang, l'auteur principal de l'étude. "Avec cette biotransformation du foie, les nanomédicaments qui manquent la cible peuvent être éliminés efficacement sans accumulation à long terme dans le corps."

Cette biotransformation était auparavant connue pour éliminer les molécules grasses et les petites toxines, comme les métaux lourds. Mais son interaction avec les nanomédicaments n'était pas claire avant cette étude.

"Les cellules du foie excrètent constamment du glutathion dans la sinusoïde, qui est le capillaire dans le foie. Cette excrétion de glutathion, appelé efflux, peut transformer la chimie de surface des nanoparticules pour que le corps puisse les éliminer plus facilement, " a déclaré Zheng.

« Couplé à d'autres processus physiologiques, cet efflux permet de contrôler précisément le transport des nanomédicaments dans l'organisme, améliorer leur ciblage vers la tumeur et réduire entre-temps leur accumulation non spécifique dans les tissus sains, " il a dit.

Avec le Dr Bujie Du, Zheng et Jiang ont conçu une nanosonde qui utilise un colorant organique pour signaler comment la biotransformation altère la nanoparticule et pour mieux comprendre à la fois son ciblage et sa clairance.

Une fois la nanosonde délivrée dans le foie, la fluorescence du colorant s'est rapidement activée, indiquant que le colorant était dissocié de la nanoparticule dans le foie.

"On n'était pas certain avant ce qui s'est passé lorsque la nanosonde est entrée dans le foie, " Jiang a dit. " Nous avons émis l'hypothèse qu'il y avait une interaction dans le foie qui a causé la dissociation, mais nous ne savions pas vraiment. Maintenant, nous avons vu comment cela fonctionne."

L'équipe a validé ce qui se passe dans le foie en utilisant des nanoparticules d'une taille précise et d'une structure bien définie; dans ce cas, les particules contenaient chacune 25 atomes d'or et quatre molécules de colorant. Savoir exactement comment ces nanoparticules étaient structurées lorsqu'elles sont entrées dans le corps a permis une interprétation précise de la façon dont elles différaient lorsqu'elles ont été éliminées du corps.

"Comme nous l'avons surveillé, nous avons vu que le ciblage tumoral des nanomédicaments augmentait significativement par rapport aux témoins, tandis que les nanomédicaments résiduels dans les tissus normaux ont été minimisés, " dit Zheng. " En raison de cette conception atomiquement précise, nous avons également pu découvrir que l'acide aminé cystéine est également impliqué dans ce processus de biotransformation, aider à modifier ces nanoparticules in vivo."

Zheng a souligné que cette recherche démontre une nouvelle voie pour la conception de nanomédicaments en tirant parti des réponses naturelles du corps.

"La plupart des gens pensent que l'absorption par le foie est un obstacle à l'administration de nanomédecine, que le foie va les absorber et les garder dans le corps pendant longtemps. C'est une nouvelle stratégie, " a-t-il dit. " Nous avons transformé le comportement du foie que nous considérions autrefois comme un inconvénient pour la traduction clinique des nanomédicaments en un avantage.

"Plus que de proposer une nouvelle stratégie, nous espérons que cela nous inspirera à être des penseurs créatifs afin que de nombreux obstacles dans notre recherche puissent devenir des ponts vers de plus grandes découvertes scientifiques. »