Des chercheurs du NUS développent des nanoparticules à code-barres pour une thérapie ciblée contre le cancer

Des chercheurs du NUS développent des nanoparticules à code-barres pour une thérapie ciblée contre le cancer

Une équipe de chercheurs de l'Université nationale de Singapour (NUS) a développé une nouvelle méthode pour améliorer la précision du traitement du cancer à l'aide de nanoparticules d'or marquées avec des codes-barres d'ADN.

Dirigée par le professeur adjoint Andy Tay du Département de génie biomédical du Collège de conception et d'ingénierie et de l'Institut d'innovation et de technologie de la santé de NUS, l'étude démontre le chauffage des cellules tumorales pendant la thérapie photothermique. Ces résultats ont révélé les différentes préférences des cellules tumorales pour certaines configurations de nanoparticules, ce qui pourrait permettre le développement de traitements anticancéreux personnalisés plus sûrs et plus efficaces.

La nouvelle technique de l'équipe, révélée dans un article publié dansMatériaux fonctionnels avancésLe 24 novembre 2024, cela permettra le criblage à haut débit des formes, des tailles et des modifications des nanoparticules, réduisant ainsi les coûts de criblage associés. Au-delà du traitement du cancer, la méthode a des applications thérapeutiques plus larges, notamment la délivrance d’ARN et le ciblage de maladies au niveau spécifique d’un organe.

La taille et la forme comptent

L'or est bien plus que du brillant. Lorsque les nanoparticules d’or sont réduites à environ un millième de la largeur d’un cheveu humain, elles brillent comme agents thérapeutiques pour le traitement du cancer. Par exemple, des parcelles de métal précieux sont utilisées en thérapie photothermique, dans laquelle les particules délivrées au site de la tumeur convertissent des longueurs d'onde spécifiques de lumière en chaleur, tuant les cellules cancéreuses environnantes. Les nanoparticules d'or peuvent également servir de messagers de médicaments pour délivrer des médicaments directement à des endroits spécifiques d'une tumeur.

Cependant, pour que ces nanoparticules dorées fonctionnent, elles doivent d’abord réussir à pénétrer dans les sites cibles. Considérez-le comme un livreur doté d'une clé spéciale : si la clé ne rentre pas dans la serrure, le colis ne passera pas. "

Professeur adjoint Andy Tay, Département de génie biomédical, Collège de conception et d'ingénierie et Institut d'innovation et de technologie de la santé à NUS

Pour atteindre ce niveau de précision, il faut trouver la bonne conception des nanoparticules : leur forme, leur taille et leurs propriétés de surface doivent correspondre aux préférences des cellules cibles. Cependant, les méthodes de sélection existantes pour déterminer les conceptions optimales reviennent à chercher des aiguilles dans une botte de foin. De plus, ces méthodes négligent souvent les préférences des différents types de cellules au sein d’une tumeur, des cellules immunitaires aux cellules endothéliales en passant par les cellules cancéreuses.

Pour relever ces défis, les chercheurs de la NUS se sont tournés vers les codes-barres ADN. Chaque nanoparticule est marquée d'une séquence d'ADN unique, ce qui a permis aux chercheurs de marquer et de suivre des conceptions individuelles, un peu comme si on enregistrait un colis prêt à être envoyé par courrier dans un système de livraison. Surtout, ces codes-barres ont permis à l'équipe de surveiller simultanément plusieurs modèles de nanoparticules in vivo, car leurs séquences pouvaient être facilement extraites et analysées pour identifier l'emplacement des nanoparticules dans le corps.

"Nous avons utilisé la fonctionnalisation thiol pour ancrer solidement les codes-barres d'ADN à la surface des nanoparticules d'or. Cela garantit le travail de l'équipe.

Pour démontrer cela, les chercheurs ont présenté des nanoparticules de six formes et tailles différentes, où leur distribution et leur absorption dans différents types de cellules ont été surveillées. Ils ont constaté que malgré une faible absorption dans les études sur la culture cellulaire, les nanoparticules rondes étaient excellentes pour les tumeurs dans les modèles précliniques, car elles étaient moins susceptibles d'être éliminées par le système immunitaire. D'autre part, des nanoparticules triangulaires ont émergé lors de tests in vitro et in vivo, entraînant une absorption cellulaire élevée et de fortes propriétés photothermiques.

Rendre les traitements contre le cancer plus sûrs

Les travaux de l'équipe mettent en lumière les interactions entre les nanoparticules dans les systèmes biologiques et la nécessité de combler les écarts entre les résultats in vitro et in vivo, comme en témoignent les nanoparticules d'or rondes révélées par les nanoparticules d'or rondes. Ces résultats pourraient guider le développement de nanoparticules à transformation de forme ou de conceptions intermédiaires adaptées pour optimiser les différentes étapes de l'administration du médicament.

De plus, la recherche met en lumière le potentiel inexploité d’explorer les formes de nanoparticules au-delà des sphères qui dominent celles approuvées par la Food and Drug Administration des États-Unis. La méthode de codage à barres ADN des chercheurs pourrait également s'étendre à d'autres nanoparticules inorganiques telles que le fer et la silice in vivo, élargissant ainsi les possibilités d'administration de médicaments et de médecine de précision.

Pour l’avenir, les chercheurs élargissent leur bibliothèque de nanoparticules de 30 modèles afin d’identifier des candidats capables de cibler les organites subcellulaires. Ceux qui conviennent sont ensuite testés pour leur efficacité dans le silençage génique et la thérapie photothermique pour le cancer du sein. Le professeur adjoint Tay a également déclaré que les résultats pourraient améliorer considérablement notre compréhension de la biologie de l'ARN et l'avancement des techniques de délivrance d'ARN, qui sont de plus en plus appliquées en thérapeutique pour traiter diverses maladies.

"Nous avons relevé un défi clé dans le traitement du cancer : proposer des médicaments spécifiquement destinés aux tissus cancéreux avec une plus grande efficacité", a déclaré le professeur adjoint Tay. « Le talon d'Achille des médicaments existants à base de nanoparticules est leur hypothèse d'administration uniforme dans tous les organes, mais la réalité est que différents organes réagissent différemment. La conception de nanoparticules de forme optimale pour un ciblage spécifique à un organe améliore la sécurité et l'efficacité des nanothérapeutiques anticancéreuses pour le traitement du cancer - et au-delà.

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