Une étude récente publiée dans le Journal de la libération contrôlée ont démontré une nouvelle méthode d’administration de médicaments anticancéreux conjugués à des peptides modifiés pénétrant dans les cellules à travers la barrière hémato-encéphalique (BBB) chez la souris pour traiter le glioblastome (GBM).
Sommaire
Arrière plan
Comme la plupart des tumeurs, les tumeurs cérébrales se développent en raison d’une prolifération cellulaire anormale ; ils peuvent être cancéreux ou non cancéreux. Il existe deux types de tumeurs cérébrales primaires : gliales (composées de cellules gliales) et non gliales (se développant près des nerfs, des vaisseaux sanguins ou des glandes). Les gliomes sont des tumeurs cérébrales qui proviennent des cellules gliales. Le glioblastome (GBM) est la plus courante, la plus maligne (cancéreuse) et la plus mortelle de toutes les tumeurs gliales ; la plupart des patients atteints de GBM ne vivent qu’environ 15 mois après le diagnostic. Le taux de survie à 5 ans du GBM est inférieur à 5 %.
Un défi majeur dans le traitement du cancer du cerveau est la capacité de transférer des agents thérapeutiques à travers la BHE –, un réseau de vaisseaux sanguins et de cellules qui protège le cerveau des substances nocives. Il a été observé que les médicaments anticancéreux sont incapables de pénétrer dans la BHE en quantités thérapeutiquement efficaces. Les médicaments dont l’efficacité anticancéreuse a été prouvée n’ont pas beaucoup d’effet sur les résultats du cancer du cerveau, probablement en raison de la pénétrabilité sélective de la BHE.
La prise en charge standard du cancer implique l’excision chirurgicale de la tumeur, suivie d’une radiothérapie et d’une chimiothérapie au témozolomide (TMZ). Au cours de la première année suivant le diagnostic, la plupart des patients connaîtront une récidive tumorale. Le cisplatine est couramment utilisé pour traiter divers types de tumeurs pour sa capacité à détruire l’acide désoxyribonucléique (ADN) par des réticulations inter- ou intra-brins.
Cependant, le cisplatine et d’autres médicaments à base de platine ne sont pas considérés comme efficaces pour traiter le GBM car ils ne peuvent pas pénétrer dans la BHE. Pour des raisons similaires, les médicaments anticancéreux actuels présentent peu d’avantages thérapeutiques pour les patients atteints de GBM. Il a été proposé que l’amélioration de la pénétrabilité de la BHE puisse être d’une valeur énorme car elle pourrait faciliter de plus grandes concentrations de médicaments intra-tumorales.
Il est possible d’augmenter les quantités de médicaments délivrés au GBM en utilisant des injections intraventriculaires directes et des médicaments implantables, tels que les plaquettes Gliadel, qui peuvent être directement insérées dans la cavité de résection tumorale immédiatement après la chirurgie.
La BHE peut être rendue transitoirement perméable à l’aide de solutions hyperosmotiques ou d’une échographie ciblée. Alternativement, les méthodes de délivrance non invasives du système nerveux central (SNC) sont prometteuses, et plusieurs de ces modalités sont actuellement en cours d’essais précliniques. Parmi ceux-ci figurent des nanoparticules qui pénètrent dans la BHE, des formulations liposomales et des systèmes d’administration à base de peptides, par exemple, des peptides pénétrant dans les cellules (CPP).
Les peptides conjugués à des médicaments apparaissent comme des agents thérapeutiques importants dans le traitement de diverses maladies, dont le cancer. Les peptides sont efficaces dans les tumeurs cérébrales car ils abritent une capacité inhérente à traverser les membranes et à pénétrer les tissus.
Auparavant, les chercheurs ont créé M13 – un dérivé du CPP Transportan 10 (TP10), qui a été synthétisé en ajoutant un macrocycle perfluoroaryle à ce dernier. Ce changement permet une plus grande pénétrabilité à travers les sphéroïdes tridimensionnels BBB in vitro et provoque une accumulation dans le cerveau de la souris in vivo. Le Pt (IV)-M13 facilite le transport du platine dans le tissu cérébral de souris saines, après conjugaison en cis, cis, trans-[Pt (NH3)2Cl2(OH)2]une forme de promédicament Pt(IV) du cisplatine.
Le platine est facilement détectable par spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif (ICP-MS) – une technologie qui peut quantifier de minuscules niveaux de métaux dans les tissus biologiques.
L’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont examiné le transport du platine par la combinaison Pt(IV)-M13 dans un modèle BBB-sphéroïde, in vitroainsi que dans le cerveau sain et la tumeur d’un modèle murin de xénogreffe GBM.
Ici, préparation et caractérisation initiale du peptide conjugué à un médicament [Pt(IV)-M13] ont été effectuées. La cytotoxicité du Pt(IV) a été évaluée en comparant ses effets sur des lignées cellulaires GBM cultivées sous forme de neurosphères avec ceux du Pt(IV) sans conjugaison et cisplatine. Un modèle tridimensionnel de sphéroïde BBB qui simule la BBB a été utilisé pour analyser, in vitro, la pénétration de médicaments et de peptides à travers la BHE.
Une analyse quantitative des quantités de platine chez les souris porteuses de tumeurs GBM a été réalisée à l’aide de l’ICP-MS pour déterminer les propriétés de pénétration de la BBB et la biodistribution du platine.
Le conjugué Pt(IV)-M13 a été administré à des souris nude porteuses de tumeurs pour examiner la pharmacocinétique de l’accumulation de platine dans le cerveau sain et les tissus tumoraux. L’analyse ICP-MS du tissu cérébral et du tissu tumoral a été réalisée au fil du temps. Un schéma posologique constant de référence de 5 mg/kg de cisplatine a été choisi pour évaluer la pharmacologie du peptide conjugué au médicament.
Les peptides conjugués aux médicaments ont été analysés par microscopie confocale par immunofluorescence pour détecter le marqueur de dommages à l’ADN – γH2AX. L’administration concomitante de promédicaments Pt(IV) avec le cisplatine a été entreprise à la dose maximale tolérée (DMT) de 5 mg/kg – avec des doses croissantes.
En utilisant un programme de traitement de quatre semaines avec une dose initiale de 5 à 30 mg du peptide conjugué au médicament, les effets à sa dose la plus élevée tolérée (15 mg/kg, deux fois par semaine) sur la croissance tumorale dans les modèles animaux GBM ont été évalués. Les chercheurs ont mené une étude IRM pendant le traitement (20 jours après l’implantation de la tumeur) pour comparer le comportement de croissance tumorale entre les groupes alors que le groupe témoin commençait à atteindre des objectifs de croissance prédéterminés.
Résultats
Il a été constaté que par rapport au Pt(IV) seul, la conjugaison du promédicament Pt(IV) au peptide M13 augmentait significativement la cytotoxicité du Pt(IV) et diminuait la croissance des neurosphères dans les lignées cellulaires GBM. Il a été démontré in vitro que le peptide conjugué au médicament a tué efficacement les cellules GBM.
De plus, l’absorption du platine était limitée dans les sphéroïdes BBB traités avec du cisplatine ou des promédicaments Pt(IV) seuls. Cependant, l’absorption de platine a augmenté dans le modèle de sphéroïde BBB lorsque les promédicaments Pt(IV) ont été conjugués avec des peptides M13. Cela impliquait que le peptide conjugué au médicament traversait efficacement les sphéroïdes BBB.
Le traitement peptidique conjugué à un médicament a augmenté de manière significative l’absorption de platine par rapport au cisplatine dans les tissus cérébraux sains et huit fois dans les tissus tumoraux. Selon cette étude, la conjugaison de M13 à un promédicament Pt(IV) a entraîné une meilleure absorption du platine à travers la BHE et des concentrations élevées de platine dans le cerveau et la tumeur. Pendant ce temps, les poumons et les reins, les principaux sites d’accumulation de platine-médicament, n’ont montré aucune différence significative.
Cinq heures après l’injection du peptide conjugué au médicament Pt(IV)-M13, l’accumulation de platine dans le cerveau et les tissus sains a atteint son maximum. Aucun gain de poids significatif n’a été associé à l’administration du peptide conjugué au médicament. Les données ont également révélé que les souris tolèrent bien des doses accrues de Pt(IV)-M13.
De plus, ni la dose ni le moment n’ont montré de différences significatives, ce qui indique que ces doses sont sans danger pour les souris nues et appropriées pour les études exploratoires de survie.
Il a également été constaté que des niveaux élevés de platine, lorsqu’ils sont combinés avec un traitement au Pt(IV)-M13, amélioraient les dommages à l’ADN dans les tumeurs, ce qui contribuerait à l’amélioration observée de la survie. Les auteurs ont démontré, pour la première fois, que le couplage d’un promédicament du cisplatine (Pt(IV)) à un peptide macrocyclique pénétrant dans les cellules (M13) était efficace.
Ces résultats ont indiqué que la conjugaison du cisplatine avec un peptide macrocyclique pénétrant dans les cellules (M13) permet un dosage efficace chez la souris – à des MTD trois fois plus élevées que le cisplatine seul, conférant ainsi des avantages de survie significatifs.
Conclusion
Les résultats ont montré que l’injection systémique d’un complexe Pt(IV) conjugué à un peptide macrocyclique pénétrant dans le cerveau peut accentuer les taux de platine dans le cerveau et prolonger la survie dans les modèles GBM de souris.
Les CPP perfluoroaryl macrocycliques agrafés montrent des résultats prometteurs lorsqu’ils sont utilisés comme véhicules d’administration de médicaments pour le traitement des tumeurs cérébrales trans-BBB. En outre, le Pt(IV)-M13 est une stratégie prometteuse pour l’administration systémique de produits chimiothérapeutiques GBM au cerveau, qui surmonte les défis posés par la BHE, qui entrave actuellement la plupart des thérapies oncologiques.
