Une équipe de recherche internationale dirigée par le Dr Tali Ilovitsh du Département de génie biomédical de l'Université de Tel Aviv a développé une plateforme technologique non invasive pour la livraison de gènes dans les cellules cancéreuses du sein. La technique combine l'échographie avec des microbulles ciblées sur les tumeurs. Une fois les ultrasons activés, les microbulles explosent comme des ogives intelligentes et ciblées, créant des trous dans les membranes des cellules cancéreuses, permettant la livraison de gènes. Menée sur deux ans, la recherche a été publiée le 9 juin dans la revue Actes de l'Académie nationale des sciences (PNAS).
La Dre Ilovitsh a développé cette technologie révolutionnaire au cours de ses recherches postdoctorales au laboratoire du professeur Katherine Ferrara à l'Université de Stanford. La technique utilise des ultrasons à basse fréquence (250 kHz) pour faire exploser des bulles microscopiques ciblées sur les tumeurs. In vivo, la destruction cellulaire a atteint 80% des cellules tumorales.
Les microbulles sont des bulles microscopiques remplies de gaz, d'un diamètre aussi petit qu'un dixième d'un vaisseau sanguin. À certaines fréquences et pressions, les ondes sonores font agir les microbulles comme des ballons: elles se dilatent et se contractent périodiquement. Ce processus augmente le transfert de substances des vaisseaux sanguins dans les tissus environnants. Nous avons découvert qu'en utilisant des fréquences plus basses que celles appliquées précédemment, les microbulles peuvent se dilater considérablement, jusqu'à ce qu'elles explosent violemment. Nous avons réalisé que cette découverte pouvait être utilisée comme plate-forme pour le traitement du cancer et avons commencé à injecter directement des microbulles dans les tumeurs. «
Dr. Tali Ilovitsh, Département de génie biomédical, Université de Tel Aviv
Le Dr Ilovitsh et le reste de l'équipe ont utilisé des microbulles ciblant les tumeurs qui étaient attachées aux membranes des cellules tumorales au moment de l'explosion, et les ont injectées directement dans les tumeurs dans un modèle de souris. « Environ 80% des cellules tumorales ont été détruites dans l'explosion, ce qui était positif en soi », explique le Dr Ilovitsh. « Le traitement ciblé, qui est sûr et rentable, a réussi à détruire la majeure partie de la tumeur. Cependant, ce n'est pas suffisant. Afin d'empêcher les cellules cancéreuses restantes de se propager, nous devions détruire toutes les cellules tumorales. C'est pourquoi nous avons injecté un gène d'immunothérapie à côté des microbulles, qui agit comme un cheval de Troie, et a signalé au système immunitaire d'attaquer la cellule cancéreuse. «
À lui seul, le gène ne peut pas pénétrer dans les cellules cancéreuses. Cependant, ce gène visant à renforcer le système immunitaire a été co-injecté avec les microbulles. Des pores de membrane se sont formés dans les 20% restants des cellules cancéreuses qui ont survécu à l'explosion initiale, permettant l'entrée du gène dans les cellules. Cela a déclenché une réponse immunitaire qui a détruit la cellule cancéreuse.
« La majorité des cellules cancéreuses ont été détruites par l'explosion, et les cellules restantes ont consommé le gène d'immunothérapie à travers les trous qui ont été créés dans leurs membranes », explique le Dr Ilovitsh. « Le gène a fait produire aux cellules une substance qui a déclenché le système immunitaire pour attaquer la cellule cancéreuse. En fait, nos souris avaient des tumeurs des deux côtés de leur corps. Malgré le fait que nous n'ayons effectué le traitement que d'un côté, le système immunitaire système a également attaqué le côté éloigné. «
Le Dr Ilovitsh dit qu'à l'avenir, elle a l'intention d'essayer d'utiliser cette technologie comme traitement non invasif pour les maladies liées au cerveau telles que les tumeurs cérébrales et d'autres conditions neurodégénératives telles que les maladies d'Alzheimer et de Parkinson. « La barrière hémato-encéphalique ne permet pas aux médicaments de pénétrer, mais les microbulles peuvent temporairement ouvrir la barrière, permettant l'arrivée du traitement dans la zone cible sans avoir besoin d'une intervention chirurgicale invasive. »
La source:
Amis américains de l'Université de Tel Aviv
Référence de la revue:
Ilovitsh, T., et al. (2020) La transfection de cytokines à médiation par ultrasons à basse fréquence améliore le recrutement des lymphocytes T sur les sites tumoraux locaux et distants. PNAS. doi.org/10.1073/pnas.1914906117.
