Une image au microscope électronique des nanoparticules. La barre d'échelle est d'un micromètre, ou 0,001 millimètres. Crédit :Jason Gregory, Laboratoire Lahann, Université du Michigan
Une nouvelle nanoparticule de protéine synthétique capable de franchir la barrière hémato-encéphalique presque imperméable pourrait administrer des médicaments anticancéreux directement aux tumeurs cérébrales malignes, de nouvelles recherches de l'Université du Michigan montrent.
L'étude est la première à démontrer un médicament intraveineux qui peut traverser la barrière hémato-encéphalique.
La découverte, démontré chez la souris, pourrait permettre de nouvelles thérapies cliniques pour le traitement du glioblastome, la forme la plus courante et la plus agressive de cancer du cerveau chez les adultes, et un dont l'incidence augmente dans de nombreux pays. La survie médiane d'aujourd'hui pour les patients atteints de glioblastome est d'environ 18 mois; le taux de survie moyen à 5 ans est inférieur à 5%.
En combinaison avec le rayonnement, la thérapie par injection intraveineuse de l'équipe U-M a conduit à une survie à long terme chez sept souris sur huit. Lorsque ces sept souris ont subi une récidive de glioblastome, leurs réponses immunitaires se sont déclenchées pour empêcher la repousse du cancer, sans aucun médicament thérapeutique supplémentaire ou autre traitement clinique.
"C'est encore un peu un miracle pour nous, " a déclaré Jörg Lahann, le Wolfgang Pauli Collegiate Professor of Chemical Engineering et co-auteur principal sur le papier, qui apparaît dans Communication Nature . "Là où nous nous attendrions à voir certains niveaux de croissance tumorale, ils ne se sont tout simplement pas formés lorsque nous avons réexécuté les souris. J'ai travaillé dans ce domaine pendant plus de 10 ans et je n'ai rien vu de tel."
Les résultats suggèrent que la combinaison de médicaments thérapeutiques et de méthodes d'administration de nanoparticules de l'équipe U-M a non seulement éradiqué la tumeur primaire, mais a entraîné une mémoire immunologique, ou la capacité de reconnaître et d'attaquer plus rapidement les cellules cancéreuses malignes restantes.
Le processus de fabrication des particules commence par une solution contenant le médicament anticancéreux (à l'intérieur de la molécule violette), molécule tumorale (anneau de points arc-en-ciel), la protéine de passage de la barrière hémato-encéphalique (rubans verts et rouges), et les molécules de liaison (pentagones verts) qui aident à maintenir le tout ensemble. La solution passe à travers une aiguille de seringue et dans un champ électrique qui la comprime en un cône. De la pointe de ce cône, de minuscules gouttelettes jaillissent. Le liquide s'évapore, et les particules fusionnent. Finalement, une semaine de cure à température corporelle complète l'enchaînement, et les particules sont prêtes à partir. Crédit :Jason Gregory, Laboratoire Lahann, Université du Michigan
« C'est un grand pas vers la mise en œuvre clinique, " a déclaré Maria G. Castro, le professeur R. C. Schneider Collegiate de neurochirurgie et co-auteur principal sur le papier. "Il s'agit de la première étude à démontrer la capacité d'administrer des médicaments thérapeutiques de manière systémique, ou par voie intraveineuse, qui peut également traverser la barrière hémato-encéphalique pour atteindre les tumeurs."
Il y a cinq ans, Castro savait comment elle voulait cibler le glioblastome. Elle voulait arrêter un signal que les cellules cancéreuses envoient, connu sous le nom de STAT3, pour tromper les cellules immunitaires en leur accordant un passage sûr dans le cerveau. Si elle pouvait fermer cette voie avec un inhibiteur, les cellules cancéreuses seraient exposées et le système immunitaire pourrait les éliminer. Mais elle n'avait aucun moyen de franchir la barrière hémato-encéphalique.
Elle a participé à un atelier au Biointerfaces Institute, que dirige Lahann, et les deux ont discuté du problème. L'équipe de Lahann a commencé à travailler sur une nanoparticule qui pourrait transporter un inhibiteur de STAT3 au-delà de la barrière hémato-encéphalique.
Une protéine appelée albumine sérique humaine, qui est présent dans le sang, est l'une des rares molécules qui peuvent traverser la barrière hémato-encéphalique, l'équipe de Lahann l'a donc utilisé comme bloc de construction structurel pour leurs nanoparticules. Ils ont utilisé des molécules synthétiques pour lier ces protéines, puis ont attaché l'inhibiteur STAT3 et un peptide appelé iRGD, qui sert de dispositif d'autoguidage des tumeurs.
Pendant trois semaines, une cohorte de souris a reçu plusieurs doses de la nouvelle nanomédecine, prolonger la survie médiane des souris à 41 jours, à partir de 28 jours pour les personnes non traitées. Suite à ce succès, l'équipe a réalisé une deuxième étude sur la souris en utilisant le médicament parallèlement à la norme de soins actuelle :la radiothérapie ciblée. Sept des huit souris ont atteint une survie à long terme et sont apparues complètement exemptes de tumeur, sans aucun signe de maligne, cellules tumorales invasives.
Les chercheurs disent que leurs nanoparticules de protéines synthétiques pourraient être adoptées, après développement et tests précliniques, pour administrer d'autres médicaments et thérapies à petites molécules aux tumeurs solides actuellement « non médicamenteuses ».
Le papier, "Livraison systémique par tumeur cérébrale de nanoparticules de protéines synthétiques pour le traitement du glioblastome, " apparaît dans Communication Nature .
