Le traitement neuf de laser qui détruit des cellules cancéreuses mais laisse les sains indemnes

Les scientifiques à l'Université de Stanford ont développé un traitement neuf de laser qui détruit des cellules cancéreuses mais des lames les saines indemnes. La demande de règlement neuve et non envahissante est décrite dans une étude publiée dans l'édition en ligne du 1er août des démarches de l'académie nationale des sciences (PNAS).

« Un des problèmes de longue date en médicament est comment guérir le cancer sans nuire au tissu cellulaire normal, » dit Hongjie Dai, un professeur agrégé de chimie chez Stanford et co-auteur de l'étude. « La chimiothérapie normale détruit des cellules cancéreuses et des cellules normales de même. C'est pourquoi les patients souvent détruisent leur cheveu et souffrent nombreux d'autres effets secondaires. Pour nous, le Saint Graal trouverait une voie de détruire sélecteur des cellules cancéreuses et de ne pas endommager les sains. »

Pour l'expérience de PNAS, Dai et ses collègues ont utilisé un outil fondamental de nanotechnologie--nanotubes de carbone, tiges synthétiques qui sont seulement moitié de la largeur d'une molécule d'ADN. Les milliers de nanotubes ont pu facilement s'adapter à l'intérieur d'une cellule typique.

« Une propriété intéressante des nanotubes de carbone est qu'ils absorbent les ondes lumineuses de proche-infrared, qui sont légèrement plus longues que les rayons de la lumière visibles et réussissent sans danger par nos cellules, » Dai dit. Mais brillez un faisceau de la lumière de proche-infrared sur un nanotube de carbone, et les résultats sont spectaculaires. Les électrons dans le nanotube deviennent enthousiastes et commencent à relâcher l'énergie excédentaire sous forme de chaleur.

Dans l'expérience, les chercheurs de Stanford ont constaté que s'ils mettaient une solution des nanotubes de carbone sous un faisceau laser de proche-infrared, la solution chaufferait jusqu'à environ 158 degrés de F (70 C) en deux mn. Quand des nanotubes ont été mis à l'intérieur des cellules et ont rayonné par le faisceau laser, les cellules ont été rapidement détruites par la chaleur. Cependant, les cellules sans nanotubes n'ont montré aucun effet une fois mises sous la lumière de proche-infrared.

« Elle est réellement tout à fait simple et étonnant, » Dai observe. « Nous employons une propriété intrinsèque des nanotubes pour développer une arme qui détruit le cancer. »

Pour s'assurer que seulement des cellules malades ont été détruites dans l'expérience, les scientifiques ont dû trouver une voie de livrer sélecteur des nanotubes de carbone dans des cellules cancéreuses et pas dans les saines. Dai et ses collègues ont réalisé ceci en exécutant un morceau de supercherie biochimique. À la différence des cellules normales, la surface d'une cellule cancéreuse contient de nombreux récepteurs pour une vitamine connue sous le nom de folate. Les chercheurs ont décidé d'enduire les nanotubes des molécules foliques, qui seraient seulement attirées aux cellules malades avec les récepteurs foliques.

L'expérience a fonctionné comme prévu. La plupart des nanotubes folate-enduits ont fini les cellules cancéreuses intérieures, contournant les cellules normales--comme chevaux de Troie croisant la ligne ennemie. Une fois que les nanotubes étaient plantés à l'intérieur, les chercheurs ont brillé le laser de proche-infrared sur les cellules cancéreuses, que bientôt passionné et est mortes.

Le « folate est juste un modèle expérimental que nous avons utilisé, » Dai dit. « En réalité, il y a des voies plus intéressantes que nous pouvons faire ceci. Par exemple, nous pouvons fixer un anticorps à un nanotube de carbone pour viser un type particulier de cellule cancéreuse. »

Un exemple est lymphome, ou cancer du système lymphatique. Comme beaucoup de cancers, les cellules de lymphome ont des récepteurs extérieurs bien définis qui identifient de seuls anticorps. Une fois fixé à un nanotube de carbone, l'anticorps jouerait le rôle de cheval de Troie. Dai et doyen Felsher, un chercheur de lymphome à l'École de Médecine de Stanford, ont commencé une collaboration utilisant des souris de laboratoire par le lymphome. Les chercheurs veulent déterminer si la lumière brillante de proche-infrared sur la peau d'animal détruira des tumeurs lymphatiques, tout en laissant les cellules normales intactes.

« C'est une idée réellement intéressante, » dit Felsher, un professeur adjoint de médicament et de pathologie. « Les gens ont pensé pendant longtemps aux voies de viser des cellules cancéreuses, et c'est une technique très prometteuse. »

Les chercheurs chez Rice University ont récent entrepris une expérience assimilée sur des souris avec des tumeurs cancéreuses. Au lieu des nanotubes de carbone, l'équipe de riz a injecté les tumeurs avec les nanoshells or-enduits et a exposé les animaux à la lumière de proche-infrared pendant plusieurs minutes. Les tumeurs ont disparu dans les 10 jours sans endommager n'importe quel tissu sain.

Dai précise que les nanotubes de carbone peuvent également être livrés aux cellules malades par l'injection directe. « Dans le cancer du sein, par exemple, là pourrait venir un moment où nous injectons des nanotubes dans la tumeur et exposons le sein à la lumière de proche-infrared, » il dit. Ce traitement bénin pourrait potentiellement éliminer des mois de chimiothérapie débilitante et radiothérapie, il ajoute.

« Le laser que nous avons utilisé est un faisceau de 3 centimètres qui est retenu comme une lampe-torche, » il note. « Nous pouvons prendre le faisceau et nous mettre n'importe où voulons. Nous pouvons le briller sur un local de la peau ou de l'intérieur un organe interne utilisant un dispositif fibreoptique. »

Dai a sollicité un brevet sur la procédure par le bureau de Stanford de la qualification de technologie (OTL). Il également a breveté une autre technique qui emploie des pouls de la lumière de proche-infrared pour secouer la molécule d'ADN lâchement du nanotube de carbone après qu'ils aient présenté la cellule. L'idée est d'employer le nanotube pour livrer les molécules thérapeutiques de l'ADN, de l'ARN ou de la protéine directement dans le noyau de cellules pour combattre des infections variées et des maladies.

La « nanotechnologie a été longtemps connue pour ses applications dans l'électronique, » Dai conclut. « Mais cette expérience est un exemple merveilleux de nanobiotechnologie--utilisant les seules propriétés des nanomaterials pour avancer la biologie et le médicament. »

L'étudiant de troisième cycle de Dai, Nadine Wong Shi Kam, est auteur important de l'étude de PNAS. D'autres co-auteurs sont Michael O'Connell, un ancien boursier post-doctoral dans le département de chimie, et l'étudiant de troisième cycle Jeffrey A. Wisdom dans le service de la physique appliquée.

L'étude a été en partie supportée par le centre de National Science Foundation sur des surfaces adjacentes de polymère et des Assemblées macromoléculaires, un partenariat de recherches parmi Stanford, Centre de Recherches d'IBM Almaden, université de Californie-Davis et université de Californie-Berkeley.