Des bulles activées par ultrasons prometteuses pour la délivrance de médicaments anticancéreux
Les bulles activées par ultrasons se révèlent prometteuses pour le traitement du cancer. Le SonoPIN de Duke a tué 50 % des cellules cancéreuses, tandis que les nanobulles de Case Western ont décomposé les barrières tumorales, ce qui pourrait permettre des essais cliniques dans deux ans.
Dans deux nouvelles études, des chercheurs ont démontré des techniques utilisant des bulles activées par ultrasons pour améliorer la délivrance de médicaments anticancéreux. Des ingénieurs de l'université Duke ont développé une technique appelée SonoPIN qui utilise des microbulles et des ultrasons pour aider des médicaments anticancéreux relativement volumineux à pénétrer dans les cellules tumorales et à les faire s'autodétruire, tandis que des chercheurs de l'université Case Western Reserve ont utilisé des nanobulles activées par ultrasons pour décomposer la matrice extracellulaire rigide qui protège les tumeurs solides du traitement.
La technique de Duke, surnommée « Sonoporation-assisted Precise Intracellular Nanodelivery » (SonoPIN), est conçue pour administrer des PROTACs (proteolysis-targeting chimeras), une classe de thérapeutiques qui ont montré un grand potentiel pour dégrader des protéines « non ciblables » et surmonter la résistance aux médicaments dans le traitement du cancer. Les PROTACs agissent en se liant à une protéine cible spécifique et en recrutant une enzyme appelée ligase E3 de l'ubiquitine, qui fixe l'ubiquitine à la protéine cible, la marquant pour la destruction par le système naturel d'élimination des déchets de l'organisme. Dans les cellules cancéreuses, les PROTACs ont été utilisés pour cibler et dégrader une protéine appelée BRD4, ce qui brise la capacité des cellules cancéreuses à se reproduire rapidement et à survivre. Cependant, les molécules de PROTAC sont trop grosses pour pénétrer dans les cellules par elles-mêmes.
Pour surmonter ce problème, les chercheurs ont équipé des microbulles de brins d'acide nucléique synthétiques conçus pour se lier à des récepteurs biochimiques spécifiques sur les membranes des cellules cancéreuses. Lorsqu'elles sont sondées vigoureusement par ultrasons, les bulles s'effondrent rapidement, provoquant un phénomène appelé sonoporation, qui crée des pores nanoscopiques et temporaires dans la membrane cellulaire, suffisamment grands pour laisser entrer les PROTACs. Les membranes cellulaires se réparent naturellement en quelques minutes. Après une minute d'exposition aux ultrasons, les cellules traitées par SonoPIN brillaient sept fois plus fort que celles traitées par les méthodes traditionnelles de délivrance des PROTACs, indiquant qu'elles en absorbaient beaucoup plus. Les résultats paraissent en ligne le 13 mars dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences.
Dans l'étude distincte menée à l'université Case Western Reserve, des chercheurs ont injecté des nanobulles remplies d'un gaz inerte, le perfluoropropane, dans un modèle de cancer du sein et ont utilisé des ultrasons pour « secouer » les bulles, décomposant la structure rigide de la tumeur sans détruire les cellules. Les tumeurs sont devenues plus molles, plus homogènes et plus perméables aux cellules immunitaires et aux nanoparticules, selon les résultats publiés dans ACS Nano. Le traitement par nanobulles a également activé des cellules immunitaires déjà présentes dans les tumeurs, les incitant à sécréter des signaux de danger et à recruter davantage de cellules immunitaires sur le site de la tumeur. Les lymphocytes T tueurs ciblant le cancer ont également ciblé d'autres tumeurs, même celles qui n'étaient pas traitées.
Le traitement par nanobulles a maintenu les tumeurs plus molles pendant au moins cinq jours, tandis que les tumeurs non traitées devenaient plus rigides et plus difficiles à traiter. Lorsque des nanoparticules lipidiques contenant de l'ARN renforçant l'activité des lymphocytes T ont ensuite été injectées, le traitement s'est répandu dans toute la tumeur au lieu de rester au site d'injection. Les nanobulles sont déjà commercialisées pour détecter le cancer de la prostate par Visano Theranostics, et l'échographie utilisée est approuvée par la FDA et disponible dans le commerce. Une demande d'Investigational New Drug (IND) sera soumise à la FDA au cours des 18 prochains mois, et l'utilisation thérapeutique pourrait s'appuyer sur cette demande, permettant potentiellement des essais cliniques dans un délai de deux ans.