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Nouvelle nano-arme contre le cancer
Une nouvelle classe de nanoparticules spécialement conçues qui peuvent cibler, imager et tuer les cellules tumorales pourrait être une arme puissante contre le cancer. Le nouveau système nano-ingénierie, conçu par un médecin et un chercheur Jacques Boulanger et ses collègues de l'Université du Michigan, contient des nanoparticules d'or avec des polymères ramifiés appelés dendrimères qui poussent à la surface de la nanoparticule.
Nano-arme : Une nanoparticule d'or enveloppée dans des branches de polymère arborescentes pourrait servir d'outil polyvalent pour lutter contre le cancer. Les chercheurs peuvent attacher de l'acide folique (rose) et un colorant fluorescent (vert) à la nanoparticule pour cibler et imager les tumeurs. Les cellules tumorales pourraient être tuées avec des médicaments anticancéreux, qui sont attachés à la particule, et avec des lasers qui chauffent l'or.
Les particules pourraient être utilisées pour lancer une attaque à plusieurs volets contre les tumeurs. Les bras dendrimères peuvent transporter un certain nombre de molécules différentes, y compris des molécules qui ciblent les cellules cancéreuses, des agents d'imagerie fluorescente et des médicaments qui ralentissent ou tuent les cellules. Une fois qu'une quantité suffisante de nanoparticules s'est rassemblée à l'intérieur des cellules cancéreuses, les chercheurs pourraient tuer les tumeurs en utilisant des lasers ou de la lumière infrarouge pour chauffer l'or niché à l'intérieur des dendrimères. Les nanoparticules pourraient ainsi tuer les tumeurs en combinant thérapie chimique et thérapie physique, selon un chercheur de l'Université du Michigan Xiangyang Shi , qui a participé aux travaux.
Dans un article publié dans le numéro de juillet de Petit , les chercheurs ont démontré le ciblage et l'imagerie des cellules cancéreuses dans une boîte de laboratoire avec les nouvelles nanoparticules hybrides or-dendrimère. Ils ont accroché quatre ou cinq molécules d'acide folique et de colorant fluorescent à chacune des branches de dendrimère. Ensuite, ils ont traité les particules pour éliminer toute charge de surface supplémentaire, ce qui peut rendre toxiques les polymères autrement sûrs.
Les cellules cancéreuses ont beaucoup plus de récepteurs d'acide folique à leur surface que les cellules saines. Les nanoparticules chargées d'acide folique se sont attachées aux cellules cancéreuses humaines et les cellules les ont avalées, avec l'acide folique. Les particules, qui ne mesurent que trois nanomètres de large, traversent facilement la membrane cellulaire.
À l'aide d'un microscope, les chercheurs ont pu voir les particules qui s'étaient accumulées à l'intérieur des cellules à cause des molécules de colorant. L'or dans la particule a suffisamment amélioré le contraste pour que les chercheurs voient que les particules se sont rassemblées à l'intérieur des cellules dans de minuscules structures sphériques appelées lysosomes. L'objectif, selon Baker, est de fabriquer des particules qui ciblent les gènes du cancer à l'intérieur des cellules. Vous lieriez ce matériau à, disons, un oncogène dans une cellule et élimineriez l'oncogène sans nuire à quoi que ce soit d'autre, dit-il.
Mais d'abord, les chercheurs devront montrer que leur matériel fonctionne à l'intérieur des animaux. De nombreux autres groupes de recherche ont développé des nanoparticules multifonctionnelles pour rechercher des cellules cancéreuses et fournir des molécules d'imagerie et des médicaments. Des centaines de matériaux différents sont actuellement soumis à des tests : des nanoparticules d'or, des nanoparticules de silice, des coques en polymère et des billes de verre recouvertes d'or, pour n'en nommer que quelques-uns. Pour fonctionner chez l'homme, toute nanothérapie anticancéreuse doit relever trois défis majeurs : les nanoparticules doivent cibler uniquement les cellules cancéreuses ; toutes les nanoparticules qui ne s'accumulent pas à l'intérieur des cellules doivent être éliminées du corps ; et les particules ne devraient pas déclencher la réponse immunitaire du corps.
Le premier objectif – cibler les tumeurs – n'a pas été facile. La spécificité de l'administration de médicaments a toujours été un objectif très difficile à atteindre, explique Mauro Ferrari, président du département de génie biomédical du Centre des sciences de la santé de l'Université du Texas, à Houston. Parce que les nouvelles particules ont des dendrimères sur lesquels les chercheurs peuvent attacher différentes molécules de ciblage, la technique pourrait fonctionner. Mais le vrai test sera de le faire à l'intérieur du corps. Le ciblage des cellules cancéreuses peut être effectué d'un million de manières différentes en laboratoire, explique Ferrari. Mais traduire la technique en animaux et en humains s'est avéré très difficile.
Baker pense que les dendrimères polymères devraient faire l'affaire. Dans une étude de 2005, son équipe de recherche a montré que les molécules de dendrimères - sans or à l'intérieur - chargées d'acide folique et d'un médicament anticancéreux ciblaient spécifiquement les tumeurs humaines chez la souris et ralentissaient ou tuaient les tumeurs plus efficacement que le médicament seul. Les chercheurs testent actuellement les nouvelles particules hybrides or-dendrimères chez la souris et s'attendent à ce que les particules soient tout aussi efficaces que les dendrimères simples.
La petite taille des nouvelles particules devrait garantir leur élimination du corps. Les particules sont plus petites que la plupart des autres systèmes de nanoparticules conçus pour le traitement du cancer, selon Baker, elles ne devraient donc pas s'accumuler dans les organes vitaux tels que les reins, le foie ou les poumons. Mais leur petite taille pourrait soulever d'autres problèmes de sécurité. À l'intérieur des animaux ou des humains, les nanoparticules pourraient pénétrer dans d'autres cellules, selon Raoul Kopelman , professeur au Center for Biological Nanotechnology de l'Université du Michigan, qui n'était pas impliqué dans les nouveaux travaux. Si vous traitez avec des animaux ou des humains, il existe de nombreux types de cellules, explique Kopelman. Vont-ils pénétrer dans d'autres cellules comme les cellules immunitaires ? Il faut le tester.
Le problème le plus important à résoudre, explique Ferrari, est de savoir comment fabriquer des nanoparticules capables d'éviter furtivement les mécanismes de défense naturels du corps et d'atteindre les tumeurs. Le corps a tellement de pièges qui empêchent les médicaments et les nanoparticules et tout ce qui est étranger [de pénétrer] dans tout ce qui a de l'importance dans le corps, dit-il. Si vous pouvez construire sur la plate-forme de dendrimères la capacité de franchir les barrières biologiques avec une grande efficacité, alors nous avons une grande percée.