Les chercheurs de la communauté de la nanomédecine contre le cancer se demandent si l'utilisation de structures minuscules, appelées nanoparticules, peut mieux administrer un traitement médicamenteux aux tumeurs de manière passive, permettant aux nanoparticules de se diffuser dans les tumeurs et de se maintenir en place, ou activement - en ajoutant une molécule anticancéreuse ciblée pour se lier à des récepteurs spécifiques des cellules cancéreuses et, en théorie, garder la nanoparticule dans la tumeur plus longtemps. Maintenant, de nouvelles recherches sur les tumeurs humaines et murines chez la souris par des chercheurs du Johns Hopkins Kimmel Cancer Center suggèrent que la question est encore plus compliquée.

Études de laboratoire testant les deux méthodes dans six modèles de cancer du sein ; cinq lignées cellulaires cancéreuses humaines et un cancer de souris chez des souris avec trois variantes du système immunitaire ont découvert que les nanoparticules recouvertes de trastuzumab, un médicament qui cible les cellules cancéreuses du sein positives pour le récepteur 2 du facteur de croissance épidermique humain (HER2), étaient mieux retenus dans les tumeurs que les nanoparticules simples, même dans les tumeurs qui n'exprimaient pas la protéine pro-croissance HER2. Cependant, les cellules immunitaires de l'hôte exposées aux nanoparticules ont induit une réponse immunitaire anticancéreuse en activant les cellules T qui ont envahi et ralenti la croissance tumorale.

Une description des travaux sera publiée le 25 mars dans Avancées scientifiques .

« On sait depuis longtemps que les nanoparticules, lorsqu'il est injecté dans la circulation sanguine, sont captés par des macrophages semblables à des charognards et d'autres cellules du système immunitaire, " explique l'auteur principal de l'étude, Robert Ivkov, Doctorat., M.Sc., professeur agrégé de radio-oncologie et de sciences des rayonnements moléculaires au Sidney Kimmel Comprehensive Cancer Center à Johns Hopkins. "De nombreux chercheurs dans le domaine se sont concentrés sur la réduction des interactions avec les cellules immunitaires, car ils ont tenté d'augmenter le temps de circulation des nanoparticules et leur rétention dans les cellules tumorales. Mais notre étude démontre que les cellules immunitaires de la tumeur se rassemblent et réagissent aux particules de manière à stimuler une réponse anticancéreuse. Cela pourrait avoir un potentiel pour aller au-delà de la délivrance de médicaments vers le développement d'immunothérapies contre le cancer. »

Les enquêteurs ont mené quelques expériences in vitro dans leur étude. D'abord, ils ont appliqué des nanoparticules d'oxyde de fer enrobées d'amidon ordinaire et d'autres enrobées de trastuzumab à cinq lignées cellulaires de cancer du sein humain, constatant que la quantité de liaison entre les nanoparticules recouvertes de trastuzumab et les cellules dépendait de la quantité d'expression de l'oncogène HER2 par les cellules cancéreuses. Chez les gens, Les cancers du sein HER2-positifs sont parmi les plus résistants à la chimiothérapie standard. Trastuzumab, vendu sous le nom d'Herceptin, cible les cellules tumorales HER2-positives et déclenche également le système immunitaire.

Les réponses étaient étonnamment différentes dans les modèles animaux, rapportent les chercheurs. Dans des expériences séparées, l'équipe a utilisé les nanoparticules dans deux souches de souris immunodéficientes greffées avec des cellules de cinq lignées cellulaires de cancer du sein humain, deux qui étaient HER2 négatives et trois qui étaient HER2 positives. Lorsqu'ils ont étudié les tumeurs des animaux 24 heures plus tard, ils ont remarqué que les nanoparticules enrobées de trastuzumab étaient présentes à une concentration deux à cinq fois supérieure aux nanoparticules simples dans tous les types de tumeurs, indépendamment du fait qu'ils expriment ou non la protéine HER2. Ils ont également découvert que la quantité de nanoparticules recouvertes de trastuzumab était encore plus importante (dix fois) chez les souris dotées d'un système immunitaire pleinement fonctionnel et portant des tumeurs dérivées de souris.

Cela a conduit les chercheurs à soupçonner que le système immunitaire des animaux hôtes interagissait fortement avec les nanoparticules et jouait un rôle dans la détermination de la rétention des particules dans la tumeur, si un médicament a été ajouté ou non.

Plus d'expériences, les rapports de l'équipe, ont révélé que les cellules immunitaires associées aux tumeurs étaient responsables de la collecte des nanoparticules, et que les souris élevées avec un système immunitaire intact ont conservé plus de nanoparticules recouvertes de trastuzumab que les souris élevées sans système immunitaire pleinement fonctionnel.

En outre, les cellules immunitaires inflammatoires de l'environnement immédiat des tumeurs, ou microenvironnement, saisi plus de nanoparticules enrobées que les simples. Finalement, dans une série d'expériences de 30 jours, les chercheurs ont découvert que l'exposition aux nanoparticules inhibait la croissance tumorale trois à cinq fois plus que les témoins, et une augmentation des cellules T tueuses de cancer CD8-positives dans les tumeurs. Étonnamment, Ivkov note, la réponse d'activation immunitaire anticancéreuse était tout aussi efficace avec une exposition à des nanoparticules simples ou enrobées de trastuzumab. Les souris avec des cellules T défectueuses n'ont pas montré d'inhibition de la croissance tumorale. Les chercheurs disent que cela a démontré que l'exposition systémique aux nanoparticules peut provoquer une réponse immunitaire systémique de l'hôte qui conduit à une stimulation immunitaire anticancéreuse, et ne nécessite pas la présence de nanoparticules à l'intérieur des tumeurs.

"Globalement, nos travaux suggèrent qu'il existe des interdépendances complexes entre les réponses immunitaires de l'hôte et de la tumeur à l'exposition aux nanoparticules, " dit Ivkov. " Ces résultats offrent des possibilités intrigantes pour explorer le « ciblage » des nanoparticules du microenvironnement immunitaire de la tumeur. Ils démontrent également un nouveau potentiel passionnant pour développer des nanoparticules en tant que plateformes pour les thérapies immunitaires contre le cancer. »

Les enquêteurs disent qu'ils prévoient également d'étudier si les mêmes types de réponses immunitaires peuvent être générés pour des conditions non cancéreuses, comme les maladies infectieuses.