Le cancer de la vessie est actuellement traité à ses premiers stades par une chimiothérapie intravésicale localisée ou une immunothérapie après ablation de la tumeur. Cependant, des récidives surviennent chez jusqu’à 70 % des patients à 5 ans, tandis que jusqu’à 30 % d’entre eux ne répondent pas. Cela signifie un besoin constant de surveiller et de retraiter ces patients, ce qui fait grimper les coûts du traitement de cette forme de cancer. Une nouvelle étude dans Nature Nanotechnologie explore l’utilisation potentielle des nanobots pour améliorer l’efficacité thérapeutique du traitement intravésical du cancer de la vessie.
Étude : Des nanobots alimentés par l’uréase pour le traitement du cancer de la vessie par radionucléides
Actuellement, pour les cancers de la vessie qui n’ont pas atteint le stade d’invasion musculaire, la tumeur est retirée, suivie de l’utilisation intravésicale de l’agent immunothérapeutique. Mycobactérie bovis Bacillus Calmette-Guérin (BCG) ou le médicament chimiothérapeutique mitomycine C, seul ou en association. Les problèmes liés à ce mode de traitement comprennent une dispersion non uniforme dans la vessie, un transit rapide et une faible adhésion de l’agent au tissu cible, conduisant à une sédimentation dans la vessie. Tout cela est lié à l’arrivée constante d’urine fraîche dans la vessie.
L’agent idéal doit être capable de pénétrer dans le tissu tumoral à des profondeurs adéquates, de traiter l’ensemble de la tumeur et d’être compatible avec les tissus humains. Les nanobots sont des nanoparticules autopropulsées qui peuvent être d’une immense utilité en chimiothérapie intravésicale, car elles peuvent mieux diffuser et se mélanger dans les fluides corporels comme l’urine par rapport aux formulations médicamenteuses conventionnelles ou aux nanoparticules ordinaires.
Dans la présente étude, l’accent est mis sur la capacité des nanobots à améliorer la faible efficacité thérapeutique du traitement intravésical du cancer de la vessie. Les chercheurs ont utilisé des nanobots radiomarqués de 450 nm de diamètre construits sur une base de silice mésoporeuse.
Ceux-ci ont été conçus pour se propulser en utilisant l’énergie chimique provenant de réactions basées sur des substrats présents dans le fluide environnant. Dans ce cas, l’urée est divisée par l’enzyme uréase, transportée par les nanobots.
La production d’ammoniac et de CO2 autour de la particule pendant la réaction a amélioré le mouvement de ces particules. En particulier, cela entraîne un comportement d’essaimage associé à une convection, un mélange et une inhibition de la sédimentation plus élevés. Cela leur confère un immense potentiel en tant que vecteurs pour la thérapie radionucléide (RNT).
Leur efficacité thérapeutique dans le cancer de la vessie a été testée sur un modèle murin.
a, représentation schématique du processus de fabrication des nanobots et du radiomarquage. Ur, uréase. b, Gauche : caractérisation des nanobots par diffusion dynamique de la lumière (n = 3, répétitions techniques). Les données sont présentées sous forme de valeurs moyennes et les barres d’erreur représentent le sem. Centre : potentiel zêta (n = 3, répétitions techniques) Les données sont présentées sous forme de valeurs moyennes et les barres d’erreur représentent le sem. À droite : image de microscopie électronique à transmission. c, instantanés illustrant la dynamique de mouvement des nanobots en l’absence et en présence (300 mM) d’urée comme carburant, et histogrammes d’intensité de pixels correspondants pour le retour sur investissement marqué par un cercle. Panneau a créé avec BioRender.com.
Qu’a montré l’étude ?
Les deux ex vivo et in vivo les expériences ont montré que les nanobots atteignaient une concentration plus élevée au site de la tumeur, à des niveaux 8 fois plus élevés, confirmés par tomographie par émission de positons (TEP). La présence d’urée a conduit à une dispersion active des particules avec un mouvement coordonné en essaim.
Le mouvement efficace des nanobots ne s’est produit qu’en présence d’uréase et d’urée, et sans activité enzymatique, l’absorption tumorale des nanobots marqués n’a pas pu se produire.
La confirmation de l’activité a d’abord été recherchée à l’aide de méthodes de contraste optique optimisées basées sur la microscopie à feuille de lumière diffusée dépendante de la polarisation. Cela a montré que les tumeurs avaient été pénétrées par les nanobots lors d’expériences ex vivo. À l’inverse, peu d’adhérence ou de pénétration s’est produite dans les tissus vésicaux sains.
Cette méthode a également été validée pour les observations in vivo de nanobots, car elle offre une résolution à grain élevé dans un format 3D.
Contrairement à l’eau, l’environnement contenant de l’urée a permis aux nanobots de s’auto-propulser avec succès pour s’accumuler dans le tissu tumoral. Cela peut être dû en partie au fait que l’épithélium de la vessie malade est plus perméable à ces particules en raison de la rupture des jonctions épithéliales serrées. En outre, les nanobots eux-mêmes peuvent attaquer la matrice extracellulaire (ECM) de la tumeur en raison de l’ammoniac basique produit par la réaction catalysée par l’uréase.
Avec le modèle murin, lorsque les souris ont été traitées avec des nanobots transportant de l’iode radioactif pour le RNT instillé dans la vessie, les tumeurs ont diminué d’environ 90 %, même à faibles doses. L’iode radioactif est largement utilisé dans le RNT, étant un émetteur de particules bêta avec une demi-vie de 8 jours et capable de pénétrer jusqu’à une profondeur de 0,8 mm (environ 0,03 po) dans les tissus.
Ceci indique que le mouvement actif des nanobots améliore l’accumulation de tumeurs. Cela favorise leur traduction clinique. Même à des doses plus élevées, les animaux sont restés dans les limites de poids standard, avec une diminution encore plus importante du volume tumoral.
« Ceci suggère que 131Les nanobots porteurs d’I peuvent traiter efficacement les tumeurs de la vessie dans des espaces confinés, présentant ainsi un traitement alternatif pour les scénarios où les approches thérapeutiques traditionnelles, telles que le BCG, échouent systématiquement.»
Quelles sont les implications ?
Les résultats suggèrent que les nanobots alimentés par l’uréase pourraient être «nanosystèmes d’administration efficaces pour le traitement du cancer de la vessie.»
