Des chercheurs de l’hôpital pour enfants de Los Angeles ont reçu une subvention K08 de près d’un million de dollars des National Institutes of Health (NIH) ; ainsi qu’un financement du département américain de la Défense ; pour soutenir des études sur le gliome pontique intrinsèque diffus (DIPG), une tumeur cérébrale infantile avec un taux de survie de 0 %.
Les études -;dirigées par le neurochirurgien pédiatrique Peter Chiarelli, MD, DPhil, et le scientifique principal Meenakshi Upreti, PhD, dans la Division de neurochirurgie- ; étudient une nouvelle façon d’améliorer la radiothérapie contre le DIPG, ainsi que la façon de cibler plus spécifiquement le cancer d’un point de vue moléculaire.
Les tumeurs DIPG sont très agressives et se développent « par invasion », entrelacées avec les cellules normales du tronc cérébral critique. Cela les rend impossibles à enlever chirurgicalement.
Puisque la chirurgie ne peut pas faire une brèche dans cette maladie dévastatrice, notre laboratoire combine des techniques de la science des matériaux, de la chimie, de la biologie moléculaire et de la génétique pour trouver des moyens innovants de traiter ces tumeurs. »
Dr Peter Chiarelli, MD, DPhil, neurochirurgien pédiatrique
La subvention de cinq ans de l’Institut national des troubles neurologiques et des accidents vasculaires cérébraux du NIH soutiendra les études de l’équipe sur l’utilisation de nanoparticules pour stimuler ; et potentiellement transform-; l’efficacité de la radiothérapie.
La radiothérapie est actuellement la norme de soins pour le DIPG et le seul traitement dont il a été démontré qu’il prolonge la survie de ces enfants. Mais s’il peut réduire temporairement les tumeurs, il ne suffit pas de les éliminer.
Pour améliorer ces résultats, le Dr Chiarelli et le Dr Upreti étudient de nouvelles nanoparticules ; 1 000 fois plus petites que la cellule humaine moyenne ; dans des modèles précliniques de DIPG. Les nanoparticules sont conçues pour trouver des tumeurs sur la base d’un marqueur spécifique que les cellules cancéreuses ont à leur surface.
Bien que les nanoparticules aient été principalement étudiées en médecine comme moyen d’administrer des médicaments à des cibles spécifiques, les chercheurs adoptent une approche unique. Ils ont mis au point des nanoparticules composées d’amas de différents atomes métalliques en leur cœur, entourés d’une enveloppe polymère biocompatible.
L’équipe teste différentes formes de ces nanoparticules, ainsi que des agents de ciblage, pour voir s’ils peuvent délivrer avec succès des matériaux fonctionnels dans les cellules tumorales DIPG. L’idée est que les matériaux ciblés augmenteront la puissance et diminueront le risque associé au rayonnement standard. L’objectif est d’intensifier les effets thérapeutiques uniquement au sein des cellules tumorales ; tout en protégeant les cellules saines normales des radiations.
« Ce serait un changement de paradigme en thérapie si nous pouvions utiliser des matériaux ciblés pour permettre à ce rayonnement à fort impact de sélectionner uniquement les cellules tumorales », explique le Dr Chiarelli. « Cela pourrait rendre la radiothérapie plus puissante mais aussi plus sûre en même temps. »
L’équipe se concentre également sur la compréhension du microenvironnement critique où résident les tumeurs DIPG. Les chercheurs ont développé des modèles miniaturisés des tumeurs- ; appelés analogues de tissu tumoral-; qui simulent ce microenvironnement.
« Nous avons fabriqué ces analogues de tissus tumoraux dans de nombreuses formulations différentes », explique le Dr Chiarelli. « Ce que nous avons découvert, c’est qu’ils produisent un microenvironnement radicalement différent de celui qui se forme à partir de cellules tumorales standard dans une boîte. C’est un modèle beaucoup plus réaliste. »
Les chercheurs intégreront finalement une plate-forme de culture microfluidique 3D qui capture fidèlement les caractéristiques du microenvironnement DIPG. Ce système de culture 3D leur permettra de surveiller la croissance des tumeurs en temps réel et de voir comment ce microenvironnement les aide à survivre.
Leur projet innovant a récemment reçu le soutien du Concept Award du programme de recherche sur les cancers rares du département américain de la Défense, ainsi que de fondations privées.
« L’idée est d’utiliser ces analogues de tissus tumoraux dans cette plate-forme à haut débit, où nous pourrions cribler des centaines de médicaments et d’approches de traitement différents, tous en même temps », explique-t-il. « Nous souhaitons particulièrement tester de nouveaux traitements, tels que les thérapies ciblées, les immunothérapies et les thérapies par vecteurs viraux. »
Le but ultime du Dr Chiarelli et du Dr Upreti est de traduire leurs découvertes en essais cliniques pour les patients au cours des cinq prochaines années.
« Il s’agit d’une maladie qui survient chez des enfants par ailleurs en bonne santé, généralement âgés de 5 à 9 ans », dit-il. « C’est dévastateur pour les familles, et il y a un énorme besoin de nouvelles thérapies et approches. »
Il ajoute que le laboratoire a bénéficié d’une solide collaboration avec le mentor principal Rex Moates, Ph.D., à l’ACCH. Une autre clé du succès ? Soutien philanthropique des familles dont les enfants ont été traités par le Dr Chiarelli.
« Leur générosité a fourni un financement de transition et de démarrage vital qui continue d’aider à propulser nos études au niveau supérieur et à garantir un financement fédéral », a déclaré le Dr Chiarelli. « Nous sommes extrêmement reconnaissants de leur soutien et de leur engagement à améliorer la vie des enfants atteints de ce cancer. »
