Des chercheurs de l'Université Case Western Reserve ont découvert un moyen de briser l'une des défenses les plus tenaces du cancer : la forteresse impénétrable que les tumeurs solides construisent autour d'elles.
En injectant des nanobulles remplies de gaz inerte dans les tumeurs et en les « secouant » avec des ultrasons, l'équipe a réussi à briser suffisamment les barrières tumorales pour que les molécules porteuses de traitement puissent pénétrer à l'intérieur, selon les résultats d'une nouvelle étude publiée dans ACS Nano.
La barrière physique limite la délivrance de médicaments anticancéreux, en particulier pour les nouvelles immunothérapies. Nous avons développé une stratégie qui utilise des nanobulles activées par ultrasons, qui remodèlent en douceur le microenvironnement tumoral et effondrent efficacement les parois tumorales, ouvrant ainsi la porte aux médicaments et aux cellules immunitaires.
Efstatthios « Stathis » Karathanasis, vice-président et professeur de génie biomédical, un département commun de la Case School of Engineering et de la Case Western Reserve School of Medicine
La thérapie pourrait potentiellement être accélérée jusqu'aux tests cliniques, car les nanobulles sont déjà commercialisées pour détecter le cancer de la prostate et l'échographie est approuvée par la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis et disponible dans le commerce.
Comment ça marche
À mesure que les tumeurs se développent, elles créent autour d’elles un tissu inhabituellement rigide et dense, constitué principalement de collagène, la protéine qui forme le tissu cicatriciel. Cette barrière empêche les thérapies immunitaires modernes, en particulier l’ARN transporté dans les nanoparticules lipidiques, d’atteindre les cellules immunitaires à l’intérieur de la tumeur.
Dans un modèle de cancer du sein, les chercheurs ont injecté des nanobulles remplies d'un gaz inerte, le perfluoropropane, dans une tumeur. Ensuite, à l’aide d’ultrasons, ils ont dirigé des ondes sonores vers la tumeur pour « secouer » doucement les bulles, brisant ainsi la structure rigide de la tumeur sans détruire les cellules.
La collaboration entre le laboratoire de nanotechnologie et d'immunothérapie de Karathanasis et le laboratoire d'échographie et de nanomédecine d'Agata Exner, professeur de radiologie Henry Willson Payne à la faculté de médecine et directeur du centre de recherche en imagerie CWRU, a révélé que les tumeurs devenaient plus molles, plus homogènes et plus pénétrables par les cellules immunitaires et les nanoparticules.
« Nous abandonnons les défenses du cancer et donnons une chance équitable à nos thérapies de gagner », a déclaré Exner, également professeur de génie biomédical. « Nous n'avons pas inventé un nouveau médicament, mais il a le potentiel d'améliorer considérablement l'efficacité de toute thérapie existante ou émergente. »
Activer les propres défenses de l'organisme
Encore plus remarquable : le traitement a activé les cellules immunitaires déjà présentes dans les tumeurs sans thérapies supplémentaires.
« Ils commencent à sécréter des signaux de danger et à recruter davantage de cellules immunitaires sur le site de la tumeur », a expliqué Karathanasis. « De plus, les cellules T tueuses qui ciblent ce cancer rechercheront également d'autres tumeurs, même celles qui n'ont pas été traitées. »
Le traitement aux nanobulles a rendu les tumeurs plus molles pendant au moins cinq jours, tandis que les tumeurs non traitées sont devenues plus rigides et plus difficiles à traiter. Lorsque les chercheurs ont ensuite injecté des nanoparticules lipidiques contenant de l'ARN qui amélioraient l'activité des lymphocytes T de la tumeur, le traitement s'est dispersé dans toute la tumeur plutôt que de rester au site d'injection.
Chemin vers les essais cliniques
« Toute tumeur que vous pouvez biopsier peut potentiellement contenir des nanobulles », a déclaré Exner. « Cela est particulièrement important pour les tumeurs solides difficiles à traiter, pour lesquelles les ultrasons sont déjà utilisés, comme les cancers du foie, de la prostate et des ovaires. »
Les nanobulles, développées dans le laboratoire d'Exner, sont commercialisées pour détecter le cancer de la prostate par Visano Theranostics, une société qu'elle a cofondée. Exner a déclaré qu'une demande de nouveau médicament expérimental serait soumise à la FDA dans les 18 prochains mois et que l'utilisation thérapeutique pourrait s'appuyer sur cette demande, permettant potentiellement des essais cliniques d'ici deux ans.
La recherche a été financée par une subvention du Case Comprehensive Cancer Center et des National Institutes of Health.
