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Les nanostars délivrent des médicaments contre le cancer directement au noyau

Des scientifiques de la Northwestern University aux États-Unis ont mis au point une nanoparticule d'or en forme d'étoile, spécialisée et simple, capable de délivrer des médicaments directement au noyau d'une cellule cancéreuse. Ils écrivent sur leur travail dans un article publié récemment dans la revue ACS Nano.
L'auteur principal, le Dr Teri W. Odom, a déclaré dans un communiqué publié jeudi:
"Nos nanostars en or chargés en médicaments sont de minuscules auto-stoppeurs."
"Ils sont attirés par une protéine à la surface des cellules cancéreuses qui transporte commodément les nanostars vers le noyau de la cellule. Puis, à la porte du noyau, les nanostars libèrent le médicament qui continue à fonctionner", at-elle ajouté.
Les scientifiques se tournent de plus en plus vers la nanotechnologie pour lutter contre les maladies au niveau cellulaire. Bien que cela pose des problèmes de conception considérables, la nanotechnologie offre de puissants moyens de cibler la thérapie.
Par exemple, une autre étude récemment publiée par l'Université Johns Hopkins a décrit comment utiliser des bactéries inoffensives pour «remonter» des nanofils, des billes et d'autres nanostructures à des endroits ciblés du corps humain.
Aujourd'hui, l'équipe de la Northwestern University est la première à rapporter la création d'une nanoparticule simple mais spécialisée capable de cibler le noyau d'une cellule cancéreuse et la première à visualiser directement, à l'échelle nanométrique, comment le petit objet interagit avec lui.
Odom est le conseil d'administration de Lady Columbian Exposition, professeur de chimie au Collège Weinberg des arts et des sciences de Northwestern. Elle est également professeure en science des matériaux et en génie à la faculté d'ingénierie et de sciences appliquées McCormick de l'Université.
Pour leurs études, elle et ses collègues ont travaillé avec des cellules cancéreuses cervicales et ovariennes humaines.
À l'aide de la microscopie électronique, ils ont observé comment les nanoparticules chargées de médicaments altéraient considérablement la forme des noyaux des cellules cancéreuses.
Ils ont remarqué que les noyaux lisses et de forme elliptique devenaient inégaux, avec des plis profonds. Et ils ont découvert que ce changement de forme du noyau coïncidait avec la mort et le déclin de la population de cellules cancéreuses, deux résultats hautement souhaitables du traitement du cancer.
Les nanoparticules ont une largeur d’environ 25 nanomètres, sont en or et ont la forme d’étoiles portant entre cinq et dix points. Cette forme a une grande surface, ce qui lui permet de transporter une charge élevée de molécules de médicament concentrées.
Parce que le médicament est stabilisé à la surface du nanostar, vous n'en avez pas besoin autant que vous le faites avec les thérapies conventionnelles qui utilisent des molécules libres.
Dans cette étude, les chercheurs ont utilisé un aptamère à ADN monocaténaire appelé AS1411. Chaque nanostar peut contenir environ 1 000 brins du médicament aptamère, attachés à sa surface.
L'aptamère ADN fait deux tâches. Le premier consiste à se lier à la protéine nucléoline "shuttle", qui est surexprimée dans les cellules cancéreuses et présente à l'intérieur de la cellule et à la surface de la cellule. Le deuxième travail, une fois libéré du nanostar, consiste à agir comme le médicament lui-même.
Une fois qu'il se fixe sur la nucléoline à la surface de la cellule cancéreuse, le nanostar porteur de la drogue fait un tour sur la protéine lorsqu'elle se déplace dans la cellule en route vers le noyau.
Pour libérer le médicament, les chercheurs ont dirigé des impulsions lumineuses ultrarapides, similaires à celles utilisées en chirurgie LASIK, dans les cellules. Cela coupe les liens entre la surface dorée du nanostar et l'aptamère qui, alors non encombré, pénètre dans le noyau.
La forme en étoile de la nanoparticule est utile non seulement pour permettre une charge utile importante, mais elle aide également à concentrer les impulsions lumineuses aux points de l'étoile, ce qui aide à libérer les médicaments à ces endroits.
L'un des défis de l'utilisation des nanoparticules pour transporter les médicaments, c'est de les faire libérer, a déclaré Odom, mais ils ont découvert que les nanostars en or le faisaient facilement.
Comme la nanoparticule elle-même n'a pas à pénétrer dans la membrane nucléaire, cela signifie que l'équipe peut jouer avec la taille dans une certaine mesure, ce qui augmente les options de conception.
L'autre avantage des nanostars d'or est qu'ils sont fabriqués à l'aide d'une synthèse biocompatible, ce qui n'est pas commun pour les nanoparticules.
Depuis qu'elle a rapporté son travail sur des cellules cancéreuses du col utérin et de l'ovaire, l'équipe a constaté des effets similaires en utilisant les nanostars d'or porteurs de médicaments sur 12 autres types de cellules cancéreuses humaines.
Odom a déclaré qu'il semble que toutes les cellules cancéreuses répondent de manière similaire, suggérant que "les capacités de navette de la protéine de nucléoline pour les nanoparticules fonctionnalisées pourraient constituer une stratégie générale pour l'administration de médicaments à visée nucléaire".
Odom a déclaré qu'il devrait être possible d'optimiser cette méthode (là où la source de lumière se trouve à l'extérieur du corps) dans les cas où les tumeurs sont proches de la surface de la peau, comme dans la peau et certains cancers du sein.
Il pourrait également être utilisé en chirurgie, où une fois la tumeur retirée, le chirurgien peut alors utiliser des nanostars d'or et la source de lumière pour éradiquer les cellules cancéreuses parasites restantes dans les tissus environnants.
Écrit par Catharine Paddock PhD

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