Le cancer du poumon est l’un des cancers les plus courants et son taux de survie est l’un des plus bas au monde. Les cytokines, qui sont de petites protéines de signalisation, telles que l'interleukine-12 (IL-12), ont démontré un potentiel considérable en tant que suppresseurs de tumeurs robustes. Cependant, leurs applications sont limitées en raison d'une multitude d'effets secondaires graves.
Dans un article publié dans Nature Nanotechnology , le professeur de génie biomédical Ke Cheng et son groupe de recherche ont démontré que l'utilisation de nanobulles, appelées exosomes, via une méthode de traitement par inhalation, peut directement délivrer l'ARN messager (ARNm) de l'IL-12 aux poumons. Les ARNm sont les modèles permettant de produire des protéines spécifiques qui participent à diverses fonctions cellulaires.
Alors que les scientifiques ont déjà utilisé des liposomes (minuscules particules à base de graisse) ou des nanoparticules lipidiques (LNP) pour délivrer l'ARNm, cette méthode présente plusieurs problèmes, notamment un manque de référencement des tissus, où les particules ne vont pas vers les organes cibles, et des inquiétudes concernant la toxicité potentielle après une exposition à long terme. Au cours des 15 dernières années, le groupe de Cheng a développé des exosomes destinés à être utilisés comme vecteurs d'administration de médicaments supérieurs aux liposomes et aux LNP dans des indications spécifiques.
Jusqu’à présent, les cliniciens ne pouvaient utiliser l’IL-12 pour traiter le cancer qu’en l’injectant directement dans la tumeur ou dans la circulation sanguine. Le laboratoire de Cheng a découvert que demander au patient (dans ce cas, des souris) d'inhaler l'ARNm de l'IL-12 dans les exosomes pourrait non seulement délivrer de l'IL-12 concentrée localement dans les poumons, mais pourrait également mieux combattre le cancer avec des effets secondaires minimes.
La méthode d'inhalation est plus efficace pour générer des concentrations plus élevées d'IL-12 là où elle est nécessaire que d'autres méthodes d'administration d'ARNm, telles que l'utilisation de liposomes.
"Les exosomes sont généralement injectés de manière systémique dans la circulation sanguine", a déclaré Cheng. "Dans cette nouvelle étude, nous montrons que les exosomes inhalés peuvent atteindre efficacement les poumons et délivrer une cargaison anti-cancer du poumon, l'ARNm de l'IL-12. Il s'agit d'une étape majeure dans le développement de nouveaux médicaments inhalables pour traiter le cancer du poumon, qui a l'un des taux de survie à cinq ans les plus bas au monde. "
L'inhalation de nanobulles contenant le modèle IL-12 peut relancer les cellules immunitaires pulmonaires, les transformant en de puissants défenseurs équipés pour libérer des substances qui ciblent et détruisent directement les cellules tumorales. De plus, l’IL-12 aide ces cellules immunitaires à « se souvenir » des caractéristiques uniques des cellules tumorales. En conséquence, si la tumeur tente d'attaquer à nouveau, ces cellules immunitaires bien informées sont prêtes à reconnaître et à éliminer rapidement la tumeur.
De plus, ces cellules immunitaires suralimentées peuvent transmettre leurs nouvelles connaissances à d’autres cellules immunitaires non entraînées dans tout le corps, créant ainsi une armée de défenseurs. Cela signifie que même si les cellules tumorales tentent de se propager au-delà de leur emplacement d'origine, comme les poumons, ces cellules immunitaires préparées peuvent les repérer et les éliminer, offrant ainsi un système de défense à l'échelle de l'organisme contre le cancer.
Les souris qui ont inhalé cette thérapie ont démontré une suppression de la tumeur du poumon ainsi qu'une résistance accrue aux nouvelles provocations tumorales.
Cette stratégie se démarque comme un puissant système de délivrance d'ARNm d'IL-12 au microenvironnement pulmonaire, affirment les chercheurs, et allie simplicité et efficacité contre les tumeurs primaires et les métastases. Comparés à d’autres contrôles de nanoparticules, les exosomes stimulent l’expression de l’IL-12 avec une toxicité atténuée. Et les patients sont susceptibles d'être beaucoup plus heureux en inhalant simplement le médicament plutôt qu'en recevant des injections intratumorales.
Le groupe de Cheng travaille actuellement avec les oncologues du centre médical Irving de l'université Columbia pour traduire leurs résultats en clinique au profit des patients atteints d'un cancer du poumon.
Plus d'informations : Mengrui Liu et al, Administration par vésicules extracellulaires inhalables d'ARNm d'IL-12 pour traiter le cancer du poumon et promouvoir l'immunité systémique, Nature Nanotechnology (2024). DOI :10.1038/s41565-023-01580-3
Fourni par l'École d'ingénierie et de sciences appliquées de l'Université Columbia
