Transporter les « tueurs de lumière » : NUST MISiS et l'université technologique russe MIREA collaborent sur la création d'un tandem unique de molécules et de nanoparticules organiques pour lutter contre le cancer

MOSCOU, December 12, 2018 /PRNewswire/ --

Une équipe d'experts en sciences des matériaux de NUST MISiS a, en collaboration avec une équipe de chimistes de l'université technologique russe MIREA, réussi à combiner une molécule photosensibilisatrice (un convertisseur capable de transmettre l'énergie du quanta de lumière, disponible dans les tissus vivants, en oxygène et de la transformer en une forme active et en radicaux extrêmement actifs, qui ont un effet cytotoxique) avec une nanoparticule magnétique, ce qui crée un système thérapeutique innovant pour lutter contre le cancer. La nanoparticule est une « locomotive » contrôlée que les chercheurs ont appris à apporter localement sur une tumeur et à suivre grâce à une imagerie par résonance magnétique (IRM), et à titre d'élément thérapeutique, la molécule photosensible sert à éliminer efficacement la pathologie. Les résultats de l'étude ont déjà été testés in vivo et publiés dans la revue scientifique internationale Journal of Colloid and Interface Science.

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« La thérapie photodynamique est une méthode de traitement contre le cancer qui utilise un mélange de préparations spéciales à base de photosensibilisateurs et de lumière présentant des ondes d'une certaine longueur. Les photosensibilisateurs ont tendance à s'accumuler dans la tumeur et lorsqu'ils sont exposés à la lumière avec certaines longueurs d'onde, ils produisent une forme spéciale d'oxygène qui détruit les cellules cancéreuses. La thérapie photodynamique détruit non seulement les cellules cancéreuses, mais aussi le cancer de deux autres façons. Premièrement, les photosensibilisateurs peuvent endommager les vaisseaux sanguins dans la tumeur, et perturber ainsi la circulation des nutriments vers celle-ci. Deuxièmement, ils peuvent activer le système immunitaire en le poussant à attaquer les cellules cancéreuses », a déclaré Mikhail Grin, coauteur du projet, docteur ès sciences chimiques et responsable du Département de chimie et de technologie des composés biologiquement actifs de l'université technologique russe MIREA.

Cette méthode prometteuse se heurte toutefois à une limite naturelle, car l'utilisation d'une source de lumière affecte aussi directement l'organe interne, ce qui entraîne une accumulation incontrôlable des photosensibilisateurs dans les tissus. Tout d'abord, un photosensibilisateur est introduit dans le corps du patient (par voie intraveineuse ou dans une cavité). Le médicament est absorbé par les cellules dans tout l'organisme. Parallèlement à cela, le photosensibilisateur s'accumule dans les cellules cancéreuses en plus grande quantité que dans les cellules saines et y demeure également plus longtemps.

Ensuite, les médecins irradient, à l'aide de fibres optiques, la tumeur « saturée » par les « tueurs de lumière », c'est-à-dire les photosensibilisateurs. En général, ce sont les installations laser qui sont utilisées comme source de lumière pour la thérapie photodynamique. La lumière laser utilisant des câbles à fibres optiques doit être immédiatement dirigée vers la tumeur à l'intérieur du corps. Le câble optique peut être inséré au moyen d'un endoscope dans l'estomac ou dans toute autre ouverture naturelle.

Le médicament, ainsi qu'un photosensibilisateur, se répand dans tout l'organisme après avoir été introduit dans le corps, mais les médecins ne peuvent pas savoir avec certitude quand sa concentration atteindra le maximum désiré dans une zone particulière ou un organe particulier pour commencer immédiatement une opération chirurgicale. Du point de vue logistique, un patient ne peut pas rester pendant plusieurs heures sous les lampes et le scalpel du chirurgien, dans l'attente pure et simple du moment le plus adéquat pour l'irradiation lumineuse. C'est pourquoi la thérapie photodynamique est essentiellement utilisée pour le traitement du cancer de la peau. L'équipe de recherche de NUST MISIS a résolu ce problème grâce à un médicament novateur qui comporte des molécules de bactériochlorine et des nanoparticules magnétiques.

« Nous sommes parvenus à allier avec succès les photosensibilisateurs à base de bactériochlorine et les nanoparticules de magnétite, qui sont à la fois un agent de libération de médicaments et un produit de contraste. Nous avons obtenu un nouvel outil qui nous permet, grâce à l'IRM, de surveiller efficacement le degré d'accumulation des molécules dans l'organe touché, grâce à quoi nous pouvons obtenir la concentration souhaitée et la durée la plus courte possible pour l'intervention chirurgicale. En général, cette approche est prometteuse pour peaufiner des complexes thérapeutiques et elle permet d'étendre considérablement la portée de la méthode de thérapie photodynamique », a déclaré Maxim Abakumov, coauteur du projet et responsable du laboratoire des nanomatériaux biomédicaux de NUST MISiS.

L'équipe de recherche a d'ores et déjà testé la nouvelle méthode in vivo et a obtenu de bons résultats intermédiaires - les « tueurs de lumière » immobilisés sur des nanoparticules magnétiques ont été apportés avec succès aux cellules cancéreuses et ont entraîné la mort par photo-induction des cellules cancéreuses chez des souris de laboratoire.