Une nouvelle étude menée par le Wilhelm Lab de l'Université d'Oklahoma examine un développement prometteur dans le domaine de la nano-ingénierie biomédicale. Publié dans Matériaux avancés , l'étude explore de nouvelles découvertes sur le transport des nanomédicaments anticancéreux vers les tumeurs solides.

Une idée fausse fréquente concernant de nombreuses tumeurs solides malignes est qu’elles sont constituées uniquement de cellules cancéreuses. Cependant, les tumeurs solides comprennent également des cellules saines, comme les cellules immunitaires et les vaisseaux sanguins. Ces vaisseaux sanguins sont des autoroutes de transport des nutriments dont les tumeurs ont besoin pour se développer, mais ils peuvent également constituer une voie d'administration de médicaments, y compris pour les nanomédicaments anticancéreux.

Les vaisseaux sanguins et les cellules endothéliales qu'ils contiennent constituent la méthode de transport examinée dans la nouvelle étude dirigée par Lin Wang, Ph.D., qui était associé de recherche postdoctoral au laboratoire Wilhelm pendant la conduite de l'étude et est le premier auteur de l'étude. publication. Les cellules endothéliales tapissent les vaisseaux sanguins et gèrent les échanges entre la circulation sanguine et les tissus environnants. Ces cellules constituent la première barrière que rencontrent les nanotechnologies lors de leur transport dans les tumeurs.

Les chercheurs ont découvert que les cellules endothéliales des tumeurs du cancer du sein sont deux fois plus susceptibles d’interagir avec des nanoparticules porteuses de médicaments que les cellules endothéliales des tissus mammaires sains. Wang a déclaré que les cellules endothéliales tumorales ont plus de caractéristiques de transport que les cellules endothéliales saines, ce qui en fait des conduits idéaux.

"Si vous savez que le même type de cellules dans les tissus tumoraux est deux fois plus susceptible d'interagir avec vos porteurs de médicaments que dans les tissus sains, alors en théorie, vous devriez pouvoir cibler ces cellules pour obtenir encore plus de nanoparticules délivrées dans la tumeur", " a déclaré Stefan Wilhelm, Ph.D., professeur agrégé à la Stephenson School of Biomedical Engineering et auteur correspondant de l'étude.

La recherche a été menée sur des cellules endothéliales isolées de tissus cancéreux du sein et de tissus mammaires sains. Les prochaines étapes de la recherche consisteront à examiner comment les nanoparticules réagissent dans le contexte de l'architecture tissulaire entière.

"Les expériences au niveau de la culture cellulaire ne sont pas efficaces pour tenter de récapituler ce qui se passe dans le corps", a déclaré Wilhelm. "En travaillant avec des collègues de l'OU Health Sciences, nous espérons mettre la main non seulement sur des cellules, mais sur l'ensemble du tissu tumoral."

L'équipe de recherche travaille avec le Stephenson Cancer Center pour mettre en place un protocole d'éthique permettant au laboratoire d'accéder à des échantillons stockés de tissus cancéreux plutôt qu'à de simples cellules isolées. Le laboratoire Wilhelm se concentre sur l'étude de la nanomédecine et sur l'utilisation de nanoparticules pour l'administration de médicaments et le diagnostic. L'équipe s'intéresse en particulier à l'étude de l'administration de médicaments dans les tissus tumoraux solides.

D’un point de vue technique, l’un des avantages uniques de l’utilisation de nanoparticules pour l’administration de médicaments est qu’elles sont suffisamment petites et flexibles pour être conçues comme véhicules d’administration directe. En laboratoire, les nanoparticules sont souvent conçues comme de minuscules sphères et chargées des médicaments nécessaires. Ensuite, dans les cliniques, ils sont souvent administrés aux patients par voie intraveineuse. Ces médicaments circulent dans la circulation sanguine et certains d'entre eux pénètrent dans la tumeur.

Il existe des défis associés à ce type de transport de médicaments. La première est que ces nanoparticules circulent dans tout le corps et, par conséquent, s’accumulent dans d’autres organes, appelés organes non ciblés, comme le foie, la rate et les reins. Puisque ces organes filtrent le sang, ils éliminent les nanoparticules, qui sont souvent considérées comme des corps étrangers par l'organisme.

Le domaine de la nanomédecine existe depuis plus de 40 ans et il existe des dizaines de milliers de publications sur l'utilisation de nanoparticules pour traiter les cancers au stade préclinique. Mais il existe un décalage entre le nombre de publications précliniques et le nombre de formulations de nanoparticules approuvées par la FDA et réellement utilisées en clinique.

Parmi ces formulations approuvées, une fraction est utilisée pour les tumeurs solides et la plupart traitent les tumeurs liquides, telles que la leucémie. Wilhelm suppose que cela est dû en partie au manque de compréhension complète du fonctionnement du processus de délivrance des nanoparticules.

"Et si vous ne comprenez pas complètement quelque chose, il est difficile de trouver des solutions à ces problèmes", a déclaré Wilhelm.

« Les chercheurs ont commencé à revenir aux principes fondamentaux du développement de la nanomédecine pour comprendre la traduction de l'espace préclinique à l'espace clinique. Notre laboratoire souhaite se concentrer sur ces principes fondamentaux pour mieux comprendre le domaine et les mécanismes d'administration en particulier. Si nous comprenons ces fondamentaux, nous pouvons contribuer encore plus dans ce domaine", a déclaré Wang.

Selon Wilhelm, la prochaine grande question est la suivante :maintenant que le laboratoire a quantifié et démontré que les cellules endothéliales sont plus susceptibles d'interagir avec et de transporter ces nanomédicaments, comment rendre ce transport plus efficace et plus spécifique pour faire progresser les traitements cliniques du cancer ? À mesure que ces questions trouveront réponse, les opportunités de progrès futurs dans les soins de santé contre le cancer augmenteront.

"Nous ne faisons qu'effleurer la surface en utilisant le cancer du sein comme modèle de système de lutte contre le cancer, mais nos résultats pourraient également être pertinents pour d'autres types de tumeurs solides", a déclaré Wilhelm.

Plus d'informations : Lin Wang et al, Les cellules endothéliales primaires associées au cancer du sein humain favorisent les interactions avec les nanomédicaments, Matériaux avancés (2024). DOI : 10.1002/adma.202403986

Informations sur le journal : Matériaux avancés

Fourni par l'Université d'Oklahoma