Des chercheurs de l'U of T Engineering ont découvert qu'un actif, plutôt que passif, processus dicte quelles nanoparticules pénètrent dans les tumeurs solides. La découverte bouleverse la réflexion précédente dans le domaine de la nanomédecine contre le cancer et pointe vers des nanothérapies plus efficaces.

La théorie dominante en nanomédecine contre le cancer - une approche qui permet des thérapies plus ciblées que la chimiothérapie standard - est que les nanoparticules diffusent principalement passivement dans les tumeurs à travers de minuscules espaces entre les cellules de l'endothélium, qui tapisse la paroi interne des vaisseaux sanguins qui soutiennent la croissance tumorale.

Les chercheurs ont précédemment montré que moins d'un pour cent des médicaments à base de nanoparticules atteignent généralement leurs cibles tumorales. Dans l'étude actuelle, l'équipe a découvert que parmi les nanoparticules qui pénètrent dans les tumeurs, plus de 95 % passent à travers les cellules endothéliales, et non entre les espaces entre ces cellules.

"Notre travail remet en question un dogme de longue date dans le domaine et suggère une théorie complètement nouvelle, " dit Abdullah Syed, un co-auteur principal de l'étude et boursier postdoctoral dans le laboratoire de Warren Chan, professeur à l'Institute of Biomaterials and Biomedical Engineering (IBBME) et au Donnelly Center for Cellular and Biomolecular Research.

L'étude a été publiée aujourd'hui dans Matériaux naturels .

"Nous avons vu de nombreuses nanoparticules pénétrer dans les cellules endothéliales à partir des vaisseaux sanguins et sortir dans la tumeur dans diverses conditions. Les cellules endothéliales semblent être des gardiens essentiels du processus de transport des nanoparticules."

Syed compare les nanoparticules aux personnes essayant d'entrer dans des restaurants populaires lors d'une nuit chargée. "Certains restaurants ne nécessitent pas de réservation, tandis que d'autres ont des videurs qui vérifient si les clients ont fait des réservations, " dit-il. " Les videurs sont beaucoup plus communs que les chercheurs ne le pensaient, et la plupart des endroits n'acceptent que les clients avec une réservation."

Les chercheurs ont établi que la diffusion passive n'était pas le mécanisme d'entrée avec plusieurs sources de preuves. Ils ont pris plus de 400 images d'échantillons de tissus provenant de modèles animaux, et a vu peu de lacunes endothéliales par rapport aux nanoparticules. Ils ont observé la même tendance en utilisant l'imagerie fluorescente 3D et l'imagerie d'animaux vivants.

De la même manière, ils ont trouvé peu d'espaces entre les cellules endothéliales dans les échantillons de patients atteints de cancer humain.

Le groupe a ensuite conçu un modèle animal qui a complètement arrêté le transport des nanoparticules à travers les cellules endothéliales. Cela leur a permis d'isoler la contribution du transport passif via les lacunes entre les cellules endothéliales, qui s'est avéré minuscule.

Les chercheurs avancent plusieurs mécanismes actifs par lesquels les cellules endothéliales pourraient transporter des nanoparticules dans les tumeurs, y compris les mécanismes de liaison, canaux intra-endothéliaux et processus non encore découverts, tout ce qu'ils enquêtent.

Pendant ce temps, les résultats ont des implications majeures pour les thérapies à base de nanoparticules.

"Ces découvertes vont changer notre façon de penser à l'administration de médicaments aux tumeurs à l'aide de nanoparticules, " dit Shrey Sindhwani, également co-auteur principal sur le papier et un MD/Ph.D. étudiant dans le laboratoire de Chan. "Une meilleure compréhension du phénomène de transport des nanoparticules aidera les chercheurs à concevoir des thérapies plus efficaces."