De nombreux agents chimiothérapeutiques utilisés pour traiter les cancers sont associés à des effets secondaires de gravité variable, car ils sont toxiques pour les cellules normales ainsi que pour les tumeurs malignes. Cela a motivé la recherche d'alternatives efficaces aux produits pharmaceutiques synthétiques avec lesquels la plupart des cancers sont actuellement traités. L'utilisation du phosphate de calcium et du citrate à cette fin est en discussion depuis quelques années, puisqu'ils conduisent à la mort cellulaire lorsqu'ils sont délivrés directement dans les cellules, alors que leur présence dans la circulation a peu ou pas d'effet toxique. Le problème consiste à trouver des moyens de surmonter les mécanismes qui contrôlent l'absorption de ces composés dans les cellules, et s'assurer que les composés agissent sélectivement sur les cellules que l'on souhaite éliminer. Chercheurs du Département de Chimie du LMU, dirigé par le Dr Constantin von Schirnding, Dr Hanna Engelke et Prof. Thomas Bein, rapportent maintenant le développement d'une classe de nouvelles nanoparticules amorphes composées de calcium et de citrate, capables de briser les barrières à l'adoption, et tuer les cellules tumorales de manière ciblée.

Le phosphate de calcium et le citrate sont tous deux impliqués dans la régulation de nombreuses voies de signalisation cellulaire. D'où, les niveaux de ces substances présentes dans le cytoplasme sont étroitement contrôlés, afin d'éviter la perturbation de ces voies. Surtout, les nanoparticules décrites dans la nouvelle étude sont capables de contourner ces contrôles réglementaires. "Nous avons préparé des nanoparticules amorphes et poreuses constituées de phosphate de calcium et de citrate, qui sont encapsulés dans une couche lipidique, " explique von Schirnding. L'encapsulation garantit que ces particules sont facilement absorbées par les cellules sans déclencher de contre-mesures. Une fois à l'intérieur de la cellule, la couche lipidique est efficacement décomposée, et de grandes quantités de calcium et de citrate sont déposées dans le cytoplasme.

Des expériences sur des cellules en culture ont révélé que les particules sont sélectivement mortelles, tuant les cellules cancéreuses, mais en laissant les cellules saines (qui absorbent également des particules) essentiellement indemnes. "Clairement, les particules peuvent être hautement toxiques pour les cellules cancéreuses. En effet, nous avons constaté que plus la tumeur est agressive, plus l'effet destructeur est grand, " dit Engelke.

Au cours de l'absorption cellulaire, les nanoparticules acquièrent une seconde couche membranaire. Les auteurs de l'étude postulent qu'un mécanisme inconnu - qui est spécifique aux cellules cancéreuses - provoque une rupture de cette membrane externe, permettant au contenu des vésicules de s'infiltrer dans le cytoplasme. Dans les cellules saines, d'autre part, cette couche la plus externe conserve son intégrité, et les vésicules sont ensuite excrétées intactes dans le milieu extracellulaire.

« La toxicité hautement sélective des particules nous a permis de traiter avec succès deux types différents de tumeurs pleurales très agressives chez la souris. Avec seulement deux doses, administré localement, nous avons pu réduire la taille des tumeurs de 40 et 70%, respectivement, " dit Engelke. De nombreuses tumeurs pleurales sont les produits métastatiques de tumeurs pulmonaires, et ils se développent dans la cavité pleurale entre le poumon et la cage thoracique. Parce que cette région n'est pas approvisionnée en sang, il est inaccessible aux agents chimiothérapeutiques. "En revanche, nos nanoparticules peuvent être directement introduites dans la cavité pleurale, " dit Bein. De plus, au cours d'une cure de deux mois, aucun signe d'effets secondaires graves n'a été détecté. Globalement, ces résultats suggèrent que les nouvelles nanoparticules ont un grand potentiel pour le développement ultérieur de nouveaux traitements pour d'autres types de cancer.