Des chercheurs de l'Université du Wisconsin-Madison ont développé des nanoparticules qui, dans le laboratoire, peut activer les réponses immunitaires aux cellules cancéreuses. S'il s'avère qu'ils fonctionnent aussi bien dans le corps qu'en laboratoire, les nanoparticules pourraient constituer un moyen efficace et plus abordable de lutter contre le cancer.

Ils sont moins chers à produire et plus faciles à concevoir que les anticorps qui sous-tendent les immunothérapies actuelles, qui, en tant que médicaments, coûtent des dizaines de milliers de dollars par mois.

"L'immunothérapie renforce essentiellement le système immunitaire du patient pour mieux lutter contre les cellules cancéreuses, " dit Seungpyo Hong, professeur à la UW-Madison School of Pharmacy. "Les anticorps qui sont utilisés en ce moment sont gros, ils sont chers, ils sont difficiles à concevoir, et ils ne montrent pas toujours le plus haut niveau d'efficacité non plus. Nous avons donc voulu explorer d'autres moyens d'activer le système immunitaire."

Hong et l'associé postdoctoral Woo-jin Jeong ont dirigé l'étude, publié en ligne le 2 janvier dans le Journal de l'American Chemical Society , avec des collaborateurs de l'Université de l'Illinois à Chicago. C'est la première démonstration que les nanoparticules peuvent agir comme agents d'immunothérapie.

Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour comprendre leur efficacité dans le corps, mais Hong a déposé une demande de brevet sur les nouvelles nanoparticules et les teste maintenant sur des modèles animaux.

Dans des tests contre des souches de cancer cultivées en laboratoire, les nanoparticules ont stimulé la production de la protéine immunostimulante interleukine-2 par les cellules T, un type de cellule immunitaire dans le corps, d'environ 50 pour cent par rapport à l'absence de traitement. Ils étaient tout aussi efficaces que les anticorps. Les nanoparticules ont également permis d'améliorer l'efficacité du médicament chimiothérapeutique doxorubicine dans des tests similaires.

Normalement, Les cellules T produisent une protéine nommée PD-1 qui agit comme un interrupteur pour les réponses immunitaires. Ce « point de contrôle » aide à empêcher les cellules T d'attaquer de manière inappropriée les cellules saines.

Certaines cellules cancéreuses se cachent du système immunitaire en trompant les points de contrôle sur les cellules T. Ils imitent les cellules saines en produisant des protéines appelées PD-L1, qui se lient à l'interrupteur d'arrêt et laissent les tumeurs se cacher à la vue de tous. Plusieurs immunothérapies utilisent des anticorps - des protéines qui se lient à d'autres protéines - contre PD-1 ou PD-L1 pour perturber cette connexion.

"La clé ici est que si vous bloquez cette liaison très efficacement, vous pouvez maintenant réactiver les cellules T, donc les cellules T commencent à attaquer les cellules tumorales, " dit Hong.

Mais un cours de ces anticorps, connus sous le nom d'inhibiteurs de points de contrôle, peut coûter jusqu'à 100 $, 000 car les anticorps purs sont difficiles et coûteux à produire. Comme ces anticorps, les nanoparticules développées par les chercheurs encrassent le PD-L1 sur les cellules cancéreuses afin qu'elles ne puissent pas activer l'interrupteur d'arrêt sur les cellules T. Le laboratoire de Hong a utilisé une approche différente pour obtenir le même effet.

Ils ont pris de petits morceaux, ou des peptides, de la protéine PD-1 et les attacher à des nanoparticules ramifiées. Les nanoparticules stabilisent ces peptides afin qu'ils soient capables de se lier à PD-L1 sur les cellules cancéreuses un peu comme le peut la protéine PD-1 complète. Ils ont aussi beaucoup de branches, ils peuvent donc contenir de nombreuses copies des peptides PD-1 et se lier plus fortement à PD-L1.

Dans des éprouvettes, les nanoparticules se sont attachées à PD-L1 aussi fortement que les anticorps de taille normale. Une forte connexion entre les nanoparticules et le PD-L1 signifie que les cellules cancéreuses ne peuvent plus utiliser ces protéines pour tromper les cellules T.

Les peptides et les nanoparticules auxquels ils sont attachés sont simples et peu coûteux à produire en laboratoire. Et les deux peuvent facilement être bricolés et modifiés, les recherches futures pourraient donc être en mesure de les optimiser pour qu'elles fonctionnent mieux en suivant cette première étude de validation de principe.

"L'essentiel est que, pour la première fois, nous avons développé cette plate-forme peptide-nanoparticules pour l'immunothérapie et avons trouvé des preuves claires que ce système a un grand potentiel, " dit Hong. "Nous attendons avec impatience la prochaine étape."