Selon des chercheurs de Penn State, une « nanoparticule GPS » nouvellement développée, injectée par voie intraveineuse, peut pénétrer dans les cellules cancéreuses pour délivrer un impact génétique à la protéine impliquée dans la croissance et la propagation de la tumeur. Ils ont testé leur approche sur des lignées cellulaires humaines et chez des souris pour éliminer efficacement un gène cancérigène, rapportant que la technique pourrait potentiellement offrir un traitement plus précis et plus efficace pour les cancers du sein de type basal notoirement difficiles à traiter.
Ils ont publié leurs travaux aujourd’hui (11 mars) dans ACS Nano. Ils ont également déposé une demande provisoire de brevet pour la technologie décrite dans cette étude.
“Nous avons développé une nanoparticule GPS capable de trouver le site où elle est nécessaire”, a déclaré l’auteur correspondant Dipanjan Pan, professeur de la chaire Dorothy Foehr Huck & J. Lloyd Huck en nanomédecine et professeur de génie nucléaire et de science et ingénierie des matériaux à Penn State. . “Une fois sur place – et seulement là – il peut délivrer des protéines d’édition génétique pour empêcher les cellules cancéreuses de se propager. C’était une tâche difficile, mais nous avons montré que le système fonctionne pour les cancers du sein de type basal.”
Semblables aux cancers du sein triple négatif, les cancers du sein de type basal peuvent être moins répandus que les autres cancers du sein, mais ils peuvent être beaucoup plus difficiles à traiter, en grande partie parce qu’ils ne disposent pas des trois cibles thérapeutiques trouvées dans d’autres cancers du sein. Ils ont également tendance à être agressifs, à développer des tumeurs rapidement et à excréter des cellules qui se propagent ailleurs dans le corps. Ces cellules peuvent engendrer des tumeurs supplémentaires, un processus appelé métastase.
“Les métastases constituent un énorme défi, en particulier dans le cas de cancers tels que les cancers du sein triples négatifs et de type basal”, a déclaré Pan. “Le cancer peut être difficile à détecter et n’apparaît pas lors d’une mammographie de routine, et il affecte principalement la population plus jeune ou afro-américaine qui ne reçoit peut-être pas encore de soins préventifs. Le résultat peut être très, très mauvais, il y a donc un risque évident. besoin clinique non satisfait de traitements plus efficaces lorsque le cancer n’est pas détecté suffisamment tôt. »
L’équipe a fabriqué une nanoparticule de cheval de Troie, la déguisant avec des molécules grasses spécialement conçues qui ressemblent à des lipides naturels et la remplissant de molécules CRISPR-Cas9. Ces molécules peuvent cibler le matériel génétique d’une cellule, identifier un gène particulier et le neutraliser, ou le rendre inefficace. Dans ce cas, le système a ciblé la boîte c1 de la tête de fourche humaine (FOXC1), impliquée dans le déclenchement des métastases.
Pan a décrit les lipides de conception comme « zwittérioniques », ce qui signifie qu’ils ont une charge presque neutre sur la coque de la nanoparticule. Ceci empêche le système immunitaire du corps d’attaquer la nanoparticule – ; parce qu’il est déguisé en molécule normale et non menaçante – ; et peut aider à libérer la charge utile, mais seulement lorsque les lipides reconnaissent le faible pH de l’environnement de la cellule cancéreuse. Pour garantir que les lipides ne s’activent qu’à ce faible pH, les chercheurs les ont conçus pour déplacer leurs charges vers le positif une fois qu’ils entrent dans le microenvironnement tumoral plus acide, déclenchant ainsi la libération de la charge utile.
Mais le corps est un vaste espace, alors comment les chercheurs pourraient-ils garantir que la charge utile CRISPR-Cas9 parvienne à la bonne cible ? Pour garantir que la nanoparticule se lierait aux bonnes cellules, ils ont attaché une molécule d’adhésion des cellules épithéliales (EpCAM), connue pour s’attacher aux cellules cancéreuses du sein de type basal.
“Personne n’a jamais tenté de cibler une cellule cancéreuse de type basal, telle que celle du sein, avec un système de délivrance adapté au contexte, capable de neutraliser génétiquement le gène d’intérêt”, a déclaré Pan. “Nous sommes les premiers à montrer que cela est possible.”
D’autres ont développé des systèmes de délivrance virale, détournant une particule virale pour transporter le traitement vers les cellules, et des systèmes de délivrance non viraux, utilisant des nanoparticules. La différence, a déclaré Pan, pour l’approche de son équipe réside dans le lipide de surface conçu pour répondre uniquement dans l’environnement cible, ce qui réduit le risque d’administration hors cible et de dommages aux cellules saines. De plus, a-t-il ajouté, puisque le corps ne considère pas les lipides comme une menace, il y a moins de chances de réponse immunitaire, ce qu’ils ont validé dans leurs expériences.
L’équipe a d’abord testé l’approche sur des cellules humaines de cancer du sein triple négatif, validant que la nanoparticule déploierait le système CRISPR/Cas9 dans l’environnement approprié. Ils ont confirmé que la nanoparticule pouvait trouver son chemin vers une tumeur dans un modèle murin, déployer le système et réussir à éliminer FOXC1.
Ensuite, a déclaré Pan, les chercheurs prévoient de continuer à tester la plate-forme de nanoparticules dans le but éventuel de l’appliquer cliniquement chez l’homme.
“Nous étudions également comment appliquer autrement la technologie de la plate-forme”, a déclaré Pan. “Nous pouvons personnaliser les molécules à la surface, la charge utile qu’elles transportent, et les utiliser pour favoriser la guérison dans d’autres domaines. Cette plateforme a beaucoup de potentiel.”
Le premier auteur, Parikshit Moitra, était professeur adjoint de recherche en génie nucléaire au laboratoire de Pan à Penn State au moment de l’étude et est maintenant professeur adjoint à l’Institut indien d’enseignement et de recherche scientifiques de Berhampur ; David Skrodzki, Matthew Molinaro, Nivetha Gunaseelan, tous doctorants à Penn State ; Dinabandhu Sar, Université de l’Illinois, Urbana-Champaign ; Teresa Aditya, chercheuse postdoctorale en génie nucléaire à Penn State ; Dipendra Dahal et Priyanka Ray, tous deux chercheurs postdoctoraux dans le laboratoire de Pan de son ancienne institution, l’Université du Maryland à Baltimore.
2024-03-12 06:58:00
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