Les chercheurs de Virginia Tech de l’Institut de recherche biomédicale Fralin du VTC ont rejoint un effort de l’hôpital national pour enfants pour traiter les tumeurs cérébrales mortelles avec des ondes sonores à ultra-haute fréquence.
Les scientifiques étudient comment utiliser une technologie émergente appelée ultrasons focalisés pour lutter contre le gliome diffus de la ligne médiane (DMG), l’un des cancers du cerveau infantiles les plus meurtriers avec un taux de mortalité de près de 100% dans les cinq ans suivant le diagnostic.
Une équipe multi-institutionnelle dirigée par Javad Nazarian, chercheur principal au Children’s National Hospital, étudiera comment utiliser les ultrasons focalisés pour créer une passerelle temporaire à travers la barrière hémato-encéphalique protectrice du corps pour administrer des médicaments contre le cancer.
Les enquêteurs de la Virginia Tech Cancer Research Alliance, Eli Vlaisavljevich, concepteur et développeur de la technologie des ultrasons focalisés, et Jennifer Munson, qui crée des modèles 3D pour étudier les tumeurs cérébrales, apportent à l’équipe leur expertise en instrumentation à ultrasons focalisés et en ingénierie tissulaire.
Ils sont accompagnés de Cheng-Chia Wu, de l’Université de Columbia, chercheur principal du premier essai clinique au monde utilisant des ultrasons focalisés chez des enfants atteints de DMG en rechute. Wu est expérimenté dans la combinaison des ultrasons focalisés avec la radiothérapie et l’immunothérapie pour les tumeurs cérébrales pédiatriques et adultes.
La réunion de cette expertise fera progresser cette plateforme prometteuse pour le traitement des tumeurs cérébrales pédiatriques. Individuellement, nous progressons lentement ou nous pouvons échouer. Ensemble, nous pourrons mieux comprendre comment traiter ces tumeurs et accélérer leur livraison à la clinique. »
Javad Nazarian, chercheur principal à l’Hôpital national pour enfants
La recherche est financée par une subvention de 672 000 $ à Children’s National de la SebastianStrong Foundation, une organisation à but non lucratif qui sensibilise aux cancers infantiles et fournit un soutien pour des traitements et des remèdes moins toxiques et plus ciblés contre le cancer infantile.
À Virginia Tech, le projet découle de la recherche soutenue par une subvention antérieure du Seale Innovation Fund accordée par l’intermédiaire du Fralin Biomedical Research Institute à Munson, Vlaisavljevich et Nazarian. Cette étude était centrée sur les ultrasons focalisés et la thérapie sonodynamique, qui est un traitement non invasif des tumeurs qui réduit le nombre de cellules cancéreuses et décourage la croissance future de la tumeur.
« Vous ne pouvez pas toucher ces tumeurs mortelles et invasives chez les enfants avec le traitement agressif que nous faisons chez les adultes, car cela peut causer des dommages et nuire au développement d’un enfant », a déclaré Munson, professeur agrégé à l’Institut de recherche biomédicale Fralin et au Département de biomédecine. Ingénierie et Mécanique à la Faculté d’Ingénierie. « Nous voulons atteindre ces tumeurs avec des doses de traitement efficaces, mais sans causer de dommages. »
Le laboratoire de Munson développera des modèles de culture cellulaire 3D qui incluent des cellules tumorales DMG de patients du Children’s National. Le modèle d’ingénierie tissulaire 3D du microenvironnement tumoral peut révéler pourquoi les tumeurs réapparaissent et quels traitements seront les plus efficaces pour les éradiquer.
« Notre objectif est en fin de compte de développer une approche de médecine personnalisée dans laquelle nous pouvons prendre la tumeur d’un patient, construire un modèle de cette tumeur dans un plat, tester des médicaments dessus et dire à un clinicien quelle thérapie fonctionnera le mieux pour la traiter », a déclaré Munson. a dit.
Pendant ce temps, Vlaisavljevich concevra une instrumentation à ultrasons focalisés pour travailler dans les cultures cellulaires ainsi que dans les systèmes vivants. Le laboratoire d’échographie thérapeutique et de thérapies non invasives de Vlaisavljevich à Virginia Tech explore une technologie appelée histotripsie, qui est utilisée pour générer des bulles de cavitation dans les tissus qui, lorsqu’elles éclatent, ont la capacité de détruire les tumeurs ciblées.
« Le problème, c’est la livraison -; en fait, amener le médicament à la cible. C’est difficile dans le cerveau », a déclaré Vlaisavljevich, professeur agrégé au Département de génie biomédical et de mécanique. « L’un des avantages prometteurs que nous avons constatés est que les ultrasons focalisés peuvent être utilisés en combinaison avec des microbulles pour ouvrir la barrière hémato-encéphalique et permettre l’administration de médicaments dans des tumeurs normalement difficiles à atteindre pour tout type d’approche thérapeutique. »
Les tumeurs DMG commencent souvent à la base du cerveau près de la moelle épinière et traversent le système nerveux central via le liquide céphalo-rachidien, ce qui rend la chirurgie, la radiothérapie et la chimiothérapie difficiles. De plus, la tumeur peut envahir les tissus voisins et s’étendre au-delà de ce qui peut être vu à l’IRM ou par le chirurgien pendant la chirurgie, selon l’Institut national du cancer.
« Notre partie du projet consiste à mener des recherches scientifiques fondamentales », a déclaré Vlaisavljevich. « Nous pouvons examiner comment adapter cette thérapie pour qu’elle soit la plus efficace contre les cellules cancéreuses, avec un minimum d’effets hors cible et une toxicité réduite. »
La recherche pour trouver des solutions au cancer pédiatrique est désespérément nécessaire, selon Oscar Ortiz, qui a fondé la Fondation SebastianStrong en 2017 à la mémoire de son fils Sebastian, décédé d’un cancer.
« Seule une poignée de médicaments ont été spécifiquement créés pour lutter contre le cancer infantile depuis 1980, alors qu’au cours de la même période, des centaines ont été fabriqués pour lutter contre le cancer chez les adultes », a déclaré Ortiz. « Les enfants méritent tellement mieux. »
L’étude aura lieu dans les laboratoires de Virginia Tech sur le campus de Blacksburg et au Fralin Biomedical Research Institute à Roanoke, avec des recherches en cours pour le projet en cours au Children’s National Research & Innovation Campus à Washington, DC
Pendant ce temps, dans le cadre d’efforts complémentaires, Kathleen Mulvaney et Jia-Ray Yu, professeurs adjoints au Fralin Biomedical Research Institute dont les programmes de recherche sont hébergés au Children’s National Research & Innovation Campus, poursuivent des stratégies de recherche pour identifier de nouvelles approches de pointe pour identifier et fournir de nouvelles interventions thérapeutiques au niveau moléculaire pour traiter les cancers du cerveau chez l’enfant.
Yu explore les fondements épigénétiques et moléculaires du gliome diffus de la ligne médiane pour trouver de nouvelles thérapies potentielles, tandis que Mulvaney cherche à exploiter les faiblesses de deux cancers rares mais mortels qui affectent les enfants : le glioblastome et la tumeur maligne de la gaine des nerfs périphériques. Leur objectif est de développer ensemble et en parallèle des approches thérapeutiques permettant de traiter une gamme de cancers pédiatriques du cerveau.
