Cancer: une `` administration intelligente de médicaments '' est en cours
De nouvelles recherches ouvrent la voie à l'administration de médicaments anticancéreux dans les tumeurs avec un niveau de précision jamais vu auparavant.
Le nouveau système «d'administration de médicaments intelligents» utilise une nanocapsule qui ne déchargera sa charge médicamenteuse que lorsqu'elle rencontrera deux signaux tumoraux dans le bon ordre.
Un article de «preuve de principe» - maintenant publié dans la revue Science chimique - décrit comment le système a fonctionné avec succès en réponse à une séquence de deux conditions qui se produisent à l'intérieur des tumeurs.
La première condition était une augmentation de l'acidité au-dessus d'un seuil particulier, et la seconde était la présence d'une substance appelée glutathion, dont les niveaux sont plus élevés dans certains types de tumeurs.
La réunion de ces deux conditions - dans cet ordre exact - informe la nanocapsule qu'elle entre dans un «microenvironnement tumoral à plusieurs étapes», ce qui l'oblige à libérer sa charge médicamenteuse. S'il ne répond qu'à une seule condition, ou les satisfait dans l'ordre inverse, il ne libère pas le médicament.
L'auteur principal de l'étude Wei-Hong Zhu, professeur de chimie à l'Université des sciences et technologies de Chine orientale à Shanghai, et son équipe ont testé le système d'abord sur des cellules de laboratoire, puis sur des souris vivantes.
«Nouvelle génération de médicaments»
La nanocapsule libère des marqueurs fluorescents uniques - un lorsqu'il satisfait à la première condition, et un autre, différent lorsqu'il satisfait à la seconde - ce qui signifie que la progression de l'administration du médicament peut être suivie avec précision au fur et à mesure.
Cela ouvre la possibilité d'utiliser le système comme un «capteur fluorescent intelligent» pour des diagnostics plus précis.
Le professeur Zhu dit que lui et ses collègues croient que la recherche mènera à une «nouvelle génération de médicaments» qui peut être programmée pour répondre de manière logique à des stimuli spécifiques.
L'une des raisons pour lesquelles leur nouveau système élève l'administration de médicaments à un autre niveau est qu'il utilise une «logique ET basée sur la séquence» et non une logique OU pour déclencher la libération de médicaments.
Un système d'administration qui utilise la logique OU libère le médicament lorsqu'il remplit l'une des conditions auxquelles il est programmé pour répondre.
Avec la logique ET basée sur la séquence, d'autre part, le système ne libère le médicament que lorsque les deux conditions sont remplies dans la bonne séquence.
Les scientifiques suggèrent que cette approche protège mieux le médicament des «environnements destructeurs et des interactions indésirables» et assure un déclenchement plus précis de la libération «en cas de besoin».
Comment ça fonctionne
Bien qu'il soit pratique de décrire le système d'administration de médicaments comme une «nanocapsule renfermant une charge de médicament», ce n'est pas strictement ainsi que cela fonctionne.
Le système comprend en fait de longues molécules constituées de trois parties. Le premier émet un signal fluorescent, le second est un «promédicament» et le troisième est une longue «queue de polymère». Le promédicament se métabolise en médicament anticancéreux lorsqu'il est libéré.
Il répond «ultra-sensible» aux changements de pH ou d'acidité. Et quand il passe de la circulation sanguine (où l'acidité est plus faible) à l'environnement de la tumeur (où l'acidité est plus élevée), il détecte la baisse du pH.
Alors que le pH est supérieur au seuil programmé, les longues molécules forment une forme appelée «micelle». Cela ressemble à une sphère, avec toutes les queues de polymère à l'extérieur et les unités fluorescentes au centre. Dans cette formation, le signal fluorescent est supprimé.
Mais lorsque la micelle pénètre dans un environnement dans lequel le pH tombe en dessous d'un certain seuil, la formation se défait et les longues molécules sont lâchées.
La première chose qui se produit est que le signal fluorescent ne sera plus supprimé et pourra être détecté. Il indique que la première condition de la logique ET (baisse de pH) a été remplie.
La libération des longues molécules permet à la deuxième condition, lorsqu'elle est remplie, d'avoir un effet. Dans ce cas, l'exposition au glutathion rompt le lien entre la longue molécule et le promédicament. Une fois lancé, le promédicament est alors libre de se métaboliser en médicament anticancéreux actif.
Deux signaux fluorescents
La perte du promédicament signifie que la longue molécule devient plus courte, provoquant un décalage de la «couleur», ou longueur d'onde, du signal fluorescent - qui est toujours émis - «du vert au violet-rouge». Cela signale que la deuxième condition de la logique ET a été remplie dans la bonne séquence.
Les auteurs notent que cette fluorescence à double longueur d'onde rend le système «adapté pour effectuer une bioimagerie tridimensionnelle en temps réel», qui peut être un «outil puissant pour un diagnostic précis de la maladie, en particulier pour les lésions suspectes».
Lorsque l'équipe a testé le système dans des cellules et des souris vivantes, elle a découvert qu'il présentait «une excellente capacité de ciblage des tumeurs à plusieurs étapes». Chez les souris, il a également montré «une amélioration significative de l'activité antitumorale […] presque éradiquant la tumeur».
«Cette nanosonde sens de la logique fournit un prototype pour le développement de sondes de biodétection intelligentes in vivo pour des systèmes de délivrance de médicaments programmables précis.
Prof. Wei-Hong Zhu
