La recherche, menée sur des souris, montre comment ces minuscules nanomachines sont propulsées par l’urée présente dans l’urine et ciblent précisément la tumeur, en l’attaquant avec un radio-isotope transporté à leur surface. Menée par l’IBEC et le CIC biomaGUNE, l’étude ouvre la porte à de nouveaux traitements plus efficaces contre le cancer de la vessie.
Le cancer de la vessie a l’un des taux d’incidence les plus élevés au monde et se classe au quatrième rang des tumeurs les plus courantes chez les hommes. Malgré son taux de mortalité relativement faible, près de la moitié des tumeurs de la vessie réapparaissent dans les 5 ans, nécessitant une surveillance continue des patients. Les visites fréquentes à l’hôpital et la nécessité de traitements répétés contribuent à faire de ce type de cancer l’un des plus coûteux à guérir.
Même si les traitements actuels impliquant l’administration directe de médicaments dans la vessie montrent de bons taux de survie, leur efficacité thérapeutique reste faible. Une alternative prometteuse implique l’utilisation de nanoparticules capables de délivrer des agents thérapeutiques directement à la tumeur. En particulier, les nanorobots – ; les nanoparticules dotées de la capacité de s’auto-propulser dans le corps – ; sont remarquables.
Aujourd’hui, une étude publiée dans la prestigieuse revue Nature Nanotechnologie révèle comment une équipe de recherche a réussi à réduire de 90 % la taille des tumeurs de la vessie chez la souris grâce à une dose unique de nanorobots alimentés à l’urée.
Ces minuscules nanomachines sont constituées d’une sphère poreuse en silice. Leurs surfaces portent divers composants aux fonctions spécifiques. Parmi eux se trouve l’enzyme uréase, une protéine qui réagit avec l’urée présente dans l’urine, permettant à la nanoparticule de se propulser. Un autre composant crucial est l’iode radioactif, un radio-isotope couramment utilisé pour le traitement localisé des tumeurs.
La recherche, dirigée par l’Institut de bio-ingénierie de Catalogne (IBEC) et le CIC biomaGUNE en collaboration avec l’Institut de recherche en biomédecine (IRB Barcelone) et l’Université autonome de Barcelone (UAB), ouvre la voie à des traitements innovants contre le cancer de la vessie. Ces avancées visent à réduire la durée d’hospitalisation, ce qui implique une réduction des coûts et un confort accru pour les patients.
Avec une dose unique, nous avons observé une diminution de 90 % du volume tumoral. Ceci est nettement plus efficace étant donné que les patients atteints de ce type de tumeur ont généralement 6 à 14 rendez-vous à l’hôpital avec les traitements actuels. Une telle approche thérapeutique améliorerait l’efficacité, réduisant ainsi la durée des hospitalisations et les coûts de traitement. »
Samuel Sánchez, professeur de recherche ICREA à l’IBEC et responsable de l’étude
La prochaine étape, déjà en cours, consiste à déterminer si ces tumeurs réapparaissent après traitement.
Un voyage fantastique dans la vessie
Lors de recherches antérieures, les scientifiques avaient confirmé que la capacité d’autopropulsion des nanorobots leur permettait d’atteindre toutes les parois de la vessie. Cette caractéristique est avantageuse par rapport à la procédure actuelle où, après avoir administré le traitement directement dans la vessie, le patient doit changer de position toutes les demi-heures pour que le médicament atteigne toutes les parois.
Cette nouvelle étude va plus loin en démontrant non seulement la mobilité des nanoparticules dans la vessie mais aussi leur accumulation spécifique dans la tumeur. Cette réalisation a été rendue possible grâce à diverses techniques, notamment l’imagerie médicale par tomographie par émission de positons (TEP) des souris, ainsi que des images microscopiques des tissus prélevés une fois l’étude terminée. Ces derniers ont été capturés à l’aide d’un système de microscopie à fluorescence développé spécifiquement pour ce projet à l’IRB Barcelone. Le système scanne les différentes couches de la vessie et réalise une reconstruction 3D permettant ainsi l’observation de l’ensemble de l’organe.
« Le système optique innovant que nous avons développé nous a permis d’éliminer la lumière réfléchie par la tumeur elle-même, nous permettant ainsi d’identifier et de localiser des nanoparticules dans tout l’organe sans marquage préalable, avec une résolution sans précédent. Nous avons observé que les nanorobots n’atteignaient pas seulement la tumeur. mais y sont également entrés, renforçant ainsi l’action du produit radiopharmaceutique », explique Julien Colombelli, responsable de la plateforme Advanced Digital Microscopy à l’IRB Barcelone.
Décrypter pourquoi les nanorobots peuvent pénétrer dans la tumeur a constitué un véritable défi. Les nanorobots manquent d’anticorps spécifiques pour reconnaître la tumeur, et le tissu tumoral est généralement plus rigide que le tissu sain.
« Cependant, nous avons observé que ces nanorobots peuvent détruire la matrice extracellulaire de la tumeur en augmentant localement le pH grâce à une réaction chimique automotrice. Ce phénomène a favorisé une plus grande pénétration de la tumeur et a permis d’obtenir une accumulation préférentielle dans la tumeur », explique Meritxell. Serra Casablancas, co-premier auteur de l’étude et chercheuse à l’IBEC.
Ainsi, les scientifiques ont conclu que les nanorobots entrent en collision avec l’urothélium comme s’il s’agissait d’une paroi, mais que dans la tumeur, plus spongieuse, ils pénètrent dans la tumeur et s’accumulent à l’intérieur. Un facteur clé est la mobilité des nanobots, qui augmente la probabilité d’atteindre la tumeur.
De plus, selon Jordi Llop, chercheur au CIC biomaGUNE et co-responsable de l’étude, « l’administration localisée de nanorobots porteurs du radio-isotope réduit la probabilité de générer des effets indésirables, et la forte accumulation dans le tissu tumoral favorise l’action radiothérapeutique. effet. »
« Les résultats de cette étude ouvrent la porte à l’utilisation d’autres radio-isotopes ayant une plus grande capacité à induire des effets thérapeutiques mais dont l’utilisation est restreinte lorsqu’ils sont administrés par voie systémique », ajoute Cristina Simó, co-premier auteur de l’étude.
Des années de travail et un spin-off
L’étude consolide les résultats de plus de trois années d’efforts de collaboration entre diverses institutions. Une partie des données provient des thèses de doctorat de Meritxell Serra et Ana Hortelao, toutes deux chercheuses du groupe Smart nano-bio-devices de l’IBEC, dirigé par Sánchez. Il comprend également la thèse de Cristina Simó, co-premier auteur de l’étude, qui a mené ses recherches prédoctorales dans le laboratoire de radiochimie et d’imagerie nucléaire dirigé par Jordi Llop du CIC biomaGUNE. L’expertise du groupe d’Esther Julián de l’UAB dans le modèle animal de la maladie constitue une contribution supplémentaire. De plus, le projet a reçu un financement du Conseil européen de la recherche (ERC) et de la Fondation « la Caixa ».
La technologie à la base de ces nanorobots, que Samuel Sánchez et son équipe développent depuis plus de sept ans, a récemment été brevetée et sert de base à Nanobots Therapeutics, une spin-off d’IBEC et d’ICREA créée en janvier 2023.
L’entreprise, fondée par Sánchez, fait office de pont entre la recherche et l’application clinique : « Il est crucial d’assurer un financement solide pour le spin-off pour continuer à faire progresser cette technologie et, si tout se passe bien, la commercialiser et la commercialiser. cinq mois seulement après la création de Nanobots Tx, nous avons clôturé avec succès le premier tour de table et nous sommes enthousiastes quant à l’avenir », souligne Sánchez.
Innovation technologique en microscopie pour localiser les nanorobots
Travailler avec des nanorobots a posé un défi scientifique important dans les techniques de bioimagerie permettant de visualiser ces éléments dans les tissus et dans la tumeur elle-même. Les techniques cliniques non invasives courantes, telles que la TEP, n’ont pas la résolution nécessaire pour localiser ces très petites particules à un niveau microscopique. Par conséquent, la plateforme de microscopie scientifique de l’IRB Barcelone a utilisé une technique de microscopie utilisant une feuille de lumière laser pour éclairer les échantillons, permettant ainsi l’acquisition d’images 3D par diffusion de la lumière lors de l’interaction avec les tissus et les particules.
Après avoir observé que la tumeur elle-même diffusait une partie de la lumière, générant des interférences, les scientifiques ont développé une nouvelle technique basée sur la lumière polarisée qui annule toute diffusion provenant du tissu et des cellules tumorales. Cette innovation permet la visualisation et la localisation de nanorobots sans nécessiter de marquage préalable avec des techniques moléculaires.
