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Thérapie cellulaire magnétique
Les stents sont des échafaudages extensibles en acier inoxydable couramment utilisés pour soutenir les artères obstruées ouvertes. Mais l'insertion d'un stent peut endommager la paroi interne d'une artère, et les artères stentées peuvent se refermer après plusieurs mois, provoquant des caillots sanguins et éventuellement des crises cardiaques. À présent, des chercheurs de l'Hôpital pour enfants de Philadelphie ont mis au point un moyen d'utiliser de minuscules nanoparticules contenant du fer et un champ magnétique pour diriger les cellules aux propriétés thérapeutiques vers les sites des stents en acier. Les cellules pourraient aider à réparer les dommages artériels et empêcher la coagulation, entre autres.
Se pavaner : Les cellules endothéliales chargées de nanoparticules magnétiques brillent en rouge fluorescent sur les entretoises d'un stent en acier.
Les stents sont connus pour induire de graves traumatismes, explique Robert Levy, directeur de la cardiologie pédiatrique à l'hôpital pour enfants de Philadelphie. La réparation des vaisseaux sanguins avec la thérapie cellulaire est un concept très important qui peut être réalisé avec un ciblage magnétique.
Levy et ses collègues ont conçu des nanoparticules, ou de minuscules sphères, d'acide polylactique, un polymère biodégradable utilisé dans les sutures et autres applications médicales. L'équipe a ensuite chargé chaque nanoparticule avec une petite dose d'oxyde de fer magnétiquement sensible et l'a insérée dans une cellule endothéliale bovine, une cellule trouvée dans la paroi interne d'un vaisseau sanguin. Les cellules bovines ont été génétiquement modifiées pour exprimer un marqueur fluorescent, les rendant facilement détectables.
Ensuite, les chercheurs ont implanté chirurgicalement de petits stents métalliques dans les artères carotides de rats vivants. Ils ont injecté aux rats une solution de cellules endothéliales traitées et ont créé un champ magnétique constant autour de chaque rat à l'aide de deux grandes bobines électromagnétiques externes. Levy dit que le champ magnétique que lui et ses collègues ont appliqué était inférieur à un dixième de la force des champs générés par les appareils d'IRM conventionnels. Après 48 heures, l'équipe a créé des images du rat en utilisant l'imagerie par bioluminescence.
Les chercheurs ont découvert que le champ magnétique provoquait la migration des cellules vers les stents métalliques dans deux scénarios : lorsque les cellules étaient injectées directement dans l'artère carotide, près de l'emplacement du stent, et lorsqu'elles étaient injectées plus loin, dans la crosse aortique, d'où elles aurait pu s'étendre à toutes les zones du corps. Dans les tests qui n'ont pas utilisé de champ magnétique, les cellules ont migré dans tout le corps avec peu de direction.
Diriger magnétiquement les cellules, en particulier les cellules endothéliales, vers les sites des stents métalliques peut avoir un effet thérapeutique significatif, explique Levy. Lors de l'implantation chirurgicale, les stents ont tendance à gratter les cellules endothéliales, dont les fonctions normales consistent notamment à aider à prévenir la coagulation du sang. Les cellules endothéliales sont également des barrières aux cellules inflammatoires. Alors que les cellules inflammatoires affluent normalement vers une blessure pour aider à la réparer, en l'absence de cellules endothéliales, elles s'accumulent de manière excessive, créant un blocage artériel. Ces dernières années, les stents ont été conçus pour libérer des médicaments anticoagulants afin d'empêcher les artères de se refermer. Mais ces stents libérant des médicaments ont leurs propres problèmes, notamment en empêchant les cellules endothéliales de se régénérer.
Il y a deux ans, les cliniciens ont remarqué qu'un nombre important de patients avaient des problèmes avec ces stents, probablement parce que l'endothélium n'était pas correctement cicatrisé, explique Levy. Des caillots, des infarctus du myocarde et des morts subites se sont produits, ce qui a provoqué un grand tollé concernant l'utilisation des stents.
Levy espère que le fait de diriger magnétiquement de nouvelles cellules endothéliales vers les vaisseaux sanguins pourra résoudre bon nombre des problèmes auxquels les stents sont actuellement confrontés. Son équipe prévoit de continuer à expérimenter sur des rats, en utilisant des cellules endothéliales dérivées de rats au lieu de vaches, afin de minimiser le risque de rejet. Maintenant qu'il a trouvé un moyen de diriger les cellules vers des stents métalliques, Levy étudie également d'autres thérapies potentielles, notamment l'oxyde nitrique, connu pour détendre et dilater les vaisseaux sanguins. Il conçoit actuellement des cellules pour exprimer génétiquement des enzymes qui produisent de l'oxyde nitrique, et il finira par les charger de nanoparticules d'oxyde de fer qui les dirigeront vers les sites des stents, ouvrant davantage les artères.
Levy ajoute que la technique à base magnétique a des applications en dehors de la thérapie cardiovasculaire. Par exemple, dans le traitement du cancer du poumon, les cliniciens utilisent souvent des endoprothèses métalliques pour maintenir les voies respiratoires ouvertes. Cependant, la tumeur d'un patient peut continuer à se développer, obstruant éventuellement le passage malgré le stenting. Les thérapies ciblées magnétiquement pourraient aider à administrer des médicaments spécifiques aux sites d'endoprothèse pour traiter les tumeurs, en plus de maintenir les voies respiratoires ouvertes.
Les implants métalliques sont également largement utilisés dans d'autres domaines, comme l'orthopédie, pour les fractures complexes et la correction de la courbure de la colonne vertébrale, où les thérapies cellulaires pourraient également être utiles, explique Levy. Les implants en acier sont largement utilisés en médecine, et il existe toutes sortes de situations où des applications pourraient être utilisées.
De plus, Levy envisage que de telles thérapies puissent être appliquées à l'aide d'appareils d'IRM conventionnels. Le champ magnétique généré par les noyaux d'IRM est d'un ordre de grandeur plus puissant que ceux utilisés par Levy dans ses expériences, donc moins de nanoparticules d'oxyde de fer pourraient produire le même effet.
Robert Langer, professeur de l'Institut au MIT, estime que la technique de Levy est une étape prometteuse vers les thérapies cellulaires dirigées. Ils ont pu localiser plus de drogues dans les zones ciblées, dit-il. Je pense que c'est une bonne idée qui a beaucoup de potentiel.