Lorsque vous entendez le mot "nanomédecine", cela peut vous rappeler des scénarios comme ceux du film "Fantastic Voyage" de 1966. Le film dépeint une équipe médicale réduite pour conduire un vaisseau robotique microscopique à travers le corps d'un homme pour éliminer un caillot de sang dans son cerveau.

La nanomédecine n'a pas encore atteint ce niveau de sophistication. Bien que les scientifiques puissent générer des nanomatériaux plus petits que plusieurs nanomètres - le "nano" indiquant un milliardième de mètre - la nanotechnologie d'aujourd'hui n'a pas été en mesure de générer une robotique électronique fonctionnelle suffisamment petite pour être injectée en toute sécurité dans la circulation sanguine. Mais depuis que le concept de nanotechnologie a été introduit pour la première fois dans les années 1970, il a fait sa marque dans de nombreux produits du quotidien, notamment l'électronique, les tissus, les aliments, les procédés de traitement de l'eau et de l'air, les cosmétiques et les médicaments. Compte tenu de ces succès dans différents domaines, de nombreux chercheurs médicaux étaient impatients d'utiliser la nanotechnologie pour diagnostiquer et traiter les maladies.

Je suis un scientifique pharmaceutique qui a été inspiré par la promesse de la nanomédecine. Mon laboratoire a travaillé sur le développement de traitements contre le cancer à l'aide de nanomatériaux au cours des 20 dernières années. Alors que la nanomédecine a connu de nombreux succès, certains chercheurs comme moi ont été déçus par ses performances globales décevantes dans le cancer. Pour mieux traduire le succès en laboratoire en traitements en clinique, nous avons proposé une nouvelle façon de concevoir des médicaments anticancéreux à l'aide de nanomatériaux. En utilisant cette stratégie, nous avons développé un traitement capable d'obtenir une rémission complète chez des souris atteintes d'un cancer du sein métastatique.

Qu'est-ce que la nanomédecine ?

La nanomédecine fait référence à l'utilisation de matériaux à l'échelle nanométrique pour diagnostiquer et traiter des maladies. Certains chercheurs définissent la nanomédecine comme englobant tout produit médical utilisant des nanomatériaux inférieurs à 1 000 nanomètres. D'autres utilisent plus étroitement le terme pour désigner les médicaments injectables utilisant des nanoparticules inférieures à 200 nanomètres. Tout ce qui est plus gros peut ne pas être sûr à injecter dans la circulation sanguine.

Plusieurs nanomatériaux ont été utilisés avec succès dans des vaccins. Les exemples les plus connus aujourd'hui sont les vaccins à ARNm Pfizer-BioNTech et Moderna COVID-19. Ces vaccins utilisaient une nanoparticule composée de lipides ou d'acides gras, qui aide à transporter l'ARNm là où il doit aller dans le corps pour déclencher une réponse immunitaire.

Les chercheurs ont également utilisé avec succès les nanomatériaux dans le diagnostic et l'imagerie médicale. Les tests COVID-19 rapides et les tests de grossesse utilisent des nanoparticules d'or pour former la bande colorée qui désigne un résultat positif. L'imagerie par résonance magnétique, ou IRM, utilise souvent des nanoparticules comme agents de contraste qui aident à rendre une image plus visible.

Plusieurs médicaments à base de nanoparticules ont été approuvés pour le traitement du cancer. Doxil (doxorubicine) et Abraxane (paclitaxel) sont des médicaments de chimiothérapie qui utilisent des nanomatériaux comme mécanisme d'administration pour améliorer l'efficacité du traitement et réduire les effets secondaires.

Cancer et nanomédecine

Le potentiel de la nanomédecine pour améliorer l'efficacité d'un médicament et réduire sa toxicité est attrayant pour les chercheurs sur le cancer qui travaillent avec des médicaments anticancéreux qui ont souvent des effets secondaires importants. En effet, 65 % des essais cliniques utilisant des nanoparticules sont axés sur le cancer.

L'idée est que les médicaments anticancéreux à base de nanoparticules pourraient agir comme des missiles biologiques qui détruisent les tumeurs tout en minimisant les dommages aux organes sains. Parce que les tumeurs ont des vaisseaux sanguins qui fuient, les chercheurs pensent que cela permettrait aux nanoparticules de s'accumuler dans les tumeurs. À l'inverse, comme les nanoparticules peuvent circuler dans le sang plus longtemps que les traitements traditionnels contre le cancer, elles pourraient s'accumuler moins dans les organes sains et réduire la toxicité.

Bien que ces stratégies de conception aient réussi dans des modèles de souris, la plupart des médicaments anticancéreux à base de nanoparticules ne se sont pas révélés plus efficaces que d'autres médicaments anticancéreux. De plus, alors que certains médicaments à base de nanoparticules peuvent réduire la toxicité pour certains organes, ils peuvent augmenter la toxicité pour d'autres. Par exemple, bien que le Doxil à base de nanoparticules diminue les dommages au cœur par rapport à d'autres options de chimiothérapie, il peut augmenter le risque de développer le syndrome main-pied.

Améliorer les médicaments anticancéreux à base de nanoparticules

Pour étudier les moyens d'améliorer la conception des médicaments anticancéreux à base de nanoparticules, mon équipe de recherche et moi avons examiné dans quelle mesure cinq médicaments anticancéreux approuvés à base de nanoparticules s'accumulent dans les tumeurs et évitent les cellules saines par rapport aux mêmes médicaments anticancéreux sans nanoparticules. Sur la base des résultats de notre étude en laboratoire, nous avons proposé que la conception de nanoparticules plus spécifiques à leur cible visée pourrait améliorer leur traduction des modèles animaux aux humains. Cela inclut la création de nanoparticules qui comblent les lacunes d'un médicament particulier, telles que les effets secondaires courants, et identifient les types de cellules qu'elles devraient cibler dans chaque type de cancer particulier.

En utilisant ces critères, nous avons conçu une immunothérapie à base de nanoparticules pour le cancer du sein métastatique. Nous avons d'abord identifié que le cancer du sein possède un type de cellule immunitaire qui supprime la réponse immunitaire, aidant le cancer à devenir résistant aux traitements qui stimulent le système immunitaire pour attaquer les tumeurs. Nous avons émis l'hypothèse que même si les médicaments pouvaient surmonter cette résistance, ils sont incapables de s'accumuler suffisamment dans ces cellules pour réussir. Nous avons donc conçu des nanoparticules constituées d'une protéine commune appelée albumine qui pourrait délivrer des médicaments anticancéreux directement là où se trouvent ces cellules immunosuppressives.

Lorsque nous avons testé notre traitement à base de nanoparticules sur des souris génétiquement modifiées pour avoir un cancer du sein, nous avons pu éliminer la tumeur et obtenir une rémission complète. Toutes les souris étaient encore en vie 200 jours après la naissance. Nous espérons qu'il finira par se traduire des modèles animaux aux patients atteints de cancer.

L'avenir brillant mais réaliste de la nanomédecine

Le succès de certains médicaments qui utilisent des nanoparticules, tels que les vaccins à ARNm COVID-19, a suscité l'enthousiasme des chercheurs et du public quant à leur utilisation potentielle dans le traitement de diverses autres maladies, y compris des discussions sur un futur vaccin contre le cancer. Cependant, un vaccin contre une maladie infectieuse n'est pas la même chose qu'un vaccin contre le cancer. Les vaccins contre le cancer peuvent nécessiter différentes stratégies pour surmonter la résistance au traitement. L'injection d'un vaccin à base de nanoparticules dans la circulation sanguine présente également des défis de conception différents de ceux de l'injection dans le muscle.

Bien que le domaine de la nanomédecine ait fait de bons progrès pour faire passer les médicaments ou les diagnostics du laboratoire à la clinique, il lui reste encore un long chemin à parcourir. Apprendre des succès et des échecs passés peut aider les chercheurs à développer des percées qui permettront à la nanomédecine de tenir ses promesses. + Explorer plus loin

Un nanomédicament contrôlé par la lumière pour une administration précise de médicaments pour traiter le cancer colorectal

Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article d'origine.