Des scientifiques de l'Université d'État de l'Oregon ont développé un nouveau nanomatériau qui déclenche une paire de réactions chimiques à l'intérieur des cellules cancéreuses, tuant les cellules via le stress oxydatif tout en laissant tranquilles les tissus sains.
L'étude menée par Oleh et Olena Taratula et Chao Wang de l'OSU College of Pharmacy a été publiée cette semaine dans Matériaux fonctionnels avancés.
Les résultats font progresser le domaine de la thérapie chimiodynamique ou CDT, une approche thérapeutique émergente basée sur l'environnement biochimique distinctif trouvé dans les cellules cancéreuses. Comparées aux tissus sains, les tumeurs malignes sont plus acides et présentent des concentrations élevées de peroxyde d’hydrogène, expliquent les scientifiques.
La CDT conventionnelle fonctionne en utilisant le microenvironnement tumoral pour déclencher la production chimique de radicaux hydroxyles : des molécules composées d'oxygène et d'hydrogène, avec un électron non apparié. Ces espèces réactives de l'oxygène sont capables d'endommager les cellules par oxydation en volant des électrons à des molécules telles que les lipides, les protéines et l'ADN.
Des conceptions récentes de thérapie chimiodynamique ont pu utiliser des conditions tumorales pour catalyser la production d'une autre espèce réactive de l'oxygène, l'oxygène singulet, ainsi nommé parce qu'il possède un état de spin électronique plutôt que les trois états trouvés dans les molécules d'oxygène les plus stables de l'air.
« Cependant, les agents CDT existants sont limités », a déclaré Oleh Taratula. « Ils génèrent efficacement soit des radicaux hydroxyles, soit de l'oxygène singulet, mais pas les deux, et ils manquent souvent d'activité catalytique suffisante pour maintenir une production robuste d'espèces réactives de l'oxygène. Par conséquent, les études précliniques ne montrent souvent qu'une régression partielle de la tumeur et non un bénéfice thérapeutique durable. »
Dans cet article, les scientifiques présentent un nouveau nanoagent CDT, un cadre organométallique ou MOF à base de fer, capable de générer les deux composés pour un traitement plus efficace et avec une efficacité catalytique supérieure. Le MOF a montré une toxicité puissante dans plusieurs lignées de cellules cancéreuses et des dommages négligeables pour les cellules non cancéreuses.
Lorsque nous avons administré systémiquement notre nanoagent à des souris portant des cellules humaines de cancer du sein, il s'est accumulé efficacement dans les tumeurs, a généré de manière robuste des espèces réactives de l'oxygène et a complètement éradiqué le cancer sans effets indésirables. Nous avons constaté une régression tumorale totale et une prévention à long terme des récidives, le tout sans constater de toxicité systémique. »
Olena Taratula, Collège de pharmacie de l'OSU
Avant que ce traitement puisse être testé chez l'homme, l'équipe de recherche prévoit d'évaluer son efficacité thérapeutique dans divers types de cancer, y compris le cancer pancréatique agressif, afin de démontrer sa large applicabilité dans différentes tumeurs malignes.
Kongbrailatpam Shitaljit Sharma, Yoon Tae Goo, Vladislav Grigoriev, Constanze Raitmayr, Ana Paula Mesquita Souza et Manali Parag Phawde de l'État de l'Oregon ont également contribué à la recherche, financée par l'Institut national du cancer des National Institutes of Health et l'Institut national Eunice Kennedy Shriver de la santé infantile et du développement humain.
