Récemment, une équipe dirigée par l'académicien Hongjie Zhang, le chercheur Shuyan Song, le chercheur associé Pengpeng Lei et le Dr Ran An de l'Institut de chimie appliquée de Changchun, de l'Académie chinoise des sciences, a développé une stratégie innovante pour construire une série de nanosels de césium biodégradables. Ces nanosels activent l'immunité anti-tumorale en induisant une pyroptose et une intervention métabolique. Les nanosels induisent une endocytose ionique dans les cellules tumorales en utilisant une stratégie de cheval de Troie, perturbant l'homéostasie ionique intracellulaire, provoquant une augmentation de la pression osmotique et déclenchant finalement la pyroptose. Ions césium (Cs+) peut inhiber l'activité des canaux ioniques des cotransporteurs sodium/glucose, entravant ainsi le transport du glucose. L'introduction d'acide docosahexaénoïque (DHA) amplifie non seulement la pyroptose mais initie également la ferroptose immunogène. Les multiples effets des nanosels conduisent à la libération de modèles moléculaires liés aux dommages, activant ainsi une solide réponse immunitaire anti-tumorale. L'article a été publié sous forme d'article de recherche en libre accès dans Chimie CSCla revue phare de la Chinese Chemical Society.
Informations générales :
Les nanosels, en tant que branche importante d’excellents agents thérapeutiques contre les tumeurs, méritent une pleine reconnaissance pour leur valeur. Les nanosels peuvent contourner les pompes/canaux ioniques et pénétrer dans les cellules via l'endocytose de la membrane plasmique. En raison de leur grande solubilité dans l’eau, les nanosels se dissolvent progressivement et libèrent des ions. Lorsque ces ions s’accumulent jusqu’à une certaine concentration, ils perturbent l’homéostasie ionique. Simultanément, en raison du gradient osmotique inverse formé à travers la membrane plasmique, ces ions sont piégés à l’intérieur de la cellule, entraînant une forte augmentation de la pression osmotique. La lyse cellulaire qui en résulte n’est pas seulement un processus physique mais implique également la voie médiée par la pyroptose. Le gonflement cellulaire et l'efflux cytoplasmique libèrent de grandes quantités de modèles moléculaires associés aux dommages (DAMP) et de cytokines pro-inflammatoires, déclenchant finalement une forte réponse inflammatoire qui reprogramme le microenvironnement tumoral immunosuppresseur, provoquant sa régression. Une fois reconnus par les récepteurs liés à la phagocytose, les DAMP peuvent favoriser la présentation des antigènes, induire une infiltration généralisée des cellules immunitaires et activer des réponses immunitaires antitumorales.
Cependant, comparée à d’autres nanomatériaux, la bibliothèque de nanosels n’est pas encore assez riche et de nombreux électrolytes solubles n’ont pas encore été nanométriques. Le développement de nouvelles stratégies de préparation et l’élargissement de la bibliothèque de nanosels, en particulier de nanosels dotés de fonctions thérapeutiques par interférence ionique, sont particulièrement importants pour relever les défis du traitement des tumeurs malignes.
Points forts de cet article:
Dans cette étude, les auteurs ont réalisé la synthèse dirigée de nanosels à base de césium et ont utilisé des nanosels de bromure de césium comme preuve de concept pour mener des recherches sur l'immunothérapie tumorale basée sur la pyroptose. Les principaux points forts de ces travaux comprennent : 1) le développement d'une nouvelle méthode de synthèse de nanosels à base de césium, permettant un contrôle à large échelle de la taille des nanosels ; 2) les nanosels utilisent une stratégie de « cheval de Troie » pour surmonter les barrières des canaux ioniques, en délivrant des ions dans la cellule via l'endocytose, en induisant une augmentation de la pression osmotique et en déclenchant la pyroptose, en libérant des DAMP et en activant une réponse immunitaire antitumorale systémique ; 3) Cs+ peut interférer avec le potentiel de la membrane plasmique, inhibant l'absorption du glucose en affectant la fonction des cotransporteurs sodium/glucose, perturbant ainsi l'homéostasie métabolique de la tumeur ; 4) le nutriment alimentaire DHA renforce non seulement l'effet de pyroptose, mais induit également une ferroptose immunogène, formant ainsi un double mécanisme thérapeutique synergique ; et 5) la réponse immunitaire anti-tumorale des nanosels a été systématiquement vérifiée par des expériences in vitro et in vivo, démontrant leur capacité significative à inhiber l'invasion tumorale et les métastases.
Résumé et perspectives :
En résumé, ces travaux ont permis de construire un système de nanosels biodégradables à base de césium, développant ainsi un agent immunothérapeutique antitumoral remarquable. Grâce à la technologie d'encapsulation des liposomes, l'inducteur de pyroptose DHA a été chargé avec succès tout en régulant simultanément le taux de dissolution et de libération des ions, formant ainsi un système thérapeutique complet. Ce nanosel surmonte les limitations des canaux ioniques, en utilisant une stratégie de « cheval de Troie » pour induire une endocytose ionique dans les cellules tumorales, perturbant l'homéostasie ionique intracellulaire, déclenchant une augmentation de pression osmotique et conduisant à la pyroptose. Le DHA renforce non seulement l’effet pyroptose mais induit également un effet synergique de la ferroptose. Les ions césium libérés de manière intracellulaire interfèrent avec le fonctionnement des cotransporteurs sodium-glucose, inhibant l'absorption du glucose et perturbant ainsi l'équilibre métabolique. Sous l’effet synergique de plusieurs voies, une grande quantité de DAMP est libérée, activant avec succès la réponse immunitaire antitumorale in vivo. D’une part, il favorise la maturation des cellules dendritiques des ganglions lymphatiques, médiant les réponses immunitaires en aval en régulant la prolifération des lymphocytes T ; d’autre part, il entraîne une infiltration importante de cellules immunitaires, inhibant efficacement la prolifération tumorale et les métastases. Cette étude confirme que les nanosels sont des agents antitumoraux très prometteurs et que le développement de nanosels de nouvelle génération constitue une voie fiable pour un traitement efficace des tumeurs.
Ces résultats ont été publiés sous forme d'article de recherche dans Chimie CSC. L'académicien Hongjie Zhang, le chercheur Shuyan Song, le chercheur associé Pengpeng Lei et le Dr Ran An de l'Institut de chimie appliquée de Changchun, de l'Académie chinoise des sciences, sont les auteurs correspondants et Pengye Du est le premier auteur.
