Biotechnologies
Les acides nucléiques sphériques améliorent considérablement l'administration de la chimiothérapie.
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Administration thérapeutique du cancer basée sur les nanotechnologies
Ces dernières décennies, notre compréhension du cancer a considérablement progressé, menant à la découverte de diverses molécules capables de détruire les cellules cancéreuses. Le problème, cependant, est que les cellules cancéreuses font toujours partie de l'organisme, même si elles se comportent anormalement et finissent par détruire les autres cellules.
Cela signifie que les mêmes médicaments qui détruisent les cellules cancéreuses peuvent être très toxiques pour les autres cellules de l'organisme. De plus, les anomalies métaboliques et génétiques des cellules cancéreuses entravent souvent l'absorption des substances chimiques qui leur sont efficaces contre elles.
Pour ces deux raisons, le processus d'administration des médicaments anticancéreux aux cellules cancéreuses peut être aussi important, voire plus important, que l'efficacité du médicament lui-même. Ainsi, non seulement les effets secondaires indésirables sont réduits, mais le traitement sera suffisamment efficace pour sauver le patient.
Un ciblage précis est également important pour réduire le risque de récidive du cancer, car une efficacité accrue signifie moins de risques que des cellules cancéreuses résiduelles « se cachent » du traitement.
Une méthode d'administration particulièrement prometteuse utilise les acides nucléiques sphériques (ANS), un nouveau type de nanomolécule bien tolérée par l'organisme. Des chercheurs de l'Université Northwestern ont récemment démontré que les ANS pouvaient considérablement améliorer l'efficacité d'un médicament contre la leucémie.
Ils ont publié leurs résultats dans ACS Nano1, sous le titre "Acides nucléiques sphériques chimiothérapeutiques ».
Défis liés à l'administration de médicaments anticancéreux
L'augmentation significative du taux de survie au cancer observée ces vingt dernières années est largement attribuable à l'amélioration des systèmes d'administration des traitements. Par exemple, les anticorps, notamment les anticorps monoclonaux, sont devenus l'une des meilleures options thérapeutiques pour de nombreux types de cancer.
Une autre option consiste à utiliser un système de ciblage passif des médicaments, où des biomolécules ou des nanoparticules ciblent spécifiquement les cellules cancéreuses.
Source: IPSM
Alors que les anticorps ont occupé le devant de la scène en oncologie ces dernières années, une alternative émergente est la nanotechnologie, avec des nanoparticules spécialement conçues capables de se fixer directement aux cellules cancéreuses et d'administrer la chimiothérapie au-delà de la membrane cellulaire.
Source: IPSM
Acides nucléiques sphériques (SNA)
Dans cette étude, les chercheurs ont utilisé des constructions d'acide nucléique sphérique liposomale (SNA). Celles-ci sont constituées d'un noyau de nanoparticule entouré d'une enveloppe formée d'un agencement dense et hautement orienté d'acides nucléiques.
Source: Nature
Les SNA ont été créés pour la première fois en 1996 par Chad Mirkin à Northwestern University, qui est également le chercheur principal de cette étude.
De nombreux SNA différents peuvent être créés en faisant varier la nature du noyau de la nanoparticule (or, argent, silice, liposome, protéines, etc.) et les séquences des acides nucléiques (ADN, ARN, etc.).
Source: Cancers
Nanomédecine structurale : une nouvelle ère dans l'administration de médicaments
Des études antérieures ont montré que les cellules reconnaissent les SNA et les internalisent. Plus important encore, les cellules cancéreuses, du fait de leur activité excessive, incorporent les SNA à un rythme bien plus élevé que les cellules saines.
Ainsi, la nature même des cellules cancéreuses les rend plus réactives aux SNA.
« La plupart des cellules possèdent des récepteurs de type scavenger à leur surface. Mais les cellules myéloïdes surexpriment ces récepteurs, il y en a donc encore plus. »
S’ils reconnaissent une molécule, ils l’attireront à l’intérieur de la cellule. Au lieu de devoir forcer leur entrée dans les cellules, les SNA sont naturellement captés par ces récepteurs.
Cela s'inscrit dans le domaine en pleine expansion de la nanomédecine structurale, qui utilise un contrôle précis de la structure et de la composition pour ajuster avec finesse la façon dont les nanomédicaments interagissent avec le corps humain.
Il existe actuellement 7 thérapies à base de SNA en essais cliniques, non seulement pour le cancer, mais aussi pour les maladies infectieuses, les maladies neurodégénératives et les maladies auto-immunes.
Résultats précliniques dans la leucémie myéloïde aiguë (LMA)
Construction de SNA de chimiothérapie
Les chercheurs ont testé leur SNA liposomale pour le traitement de la leucémie. Ils ont utilisé le 5-fluorouracile (5-FU), dont le composant acide nucléique était constitué de 10 unités de 5-fluoro-2′-désoxyuridine chimiquement interconnectées.
Source: Publications de l'AEC
La chimiothérapie traditionnelle au 5-FU peine souvent à atteindre efficacement les cellules cancéreuses. Elle peut également provoquer de nombreux effets secondaires problématiques : nausées, fatigue et, dans de rares cas, même insuffisance cardiaque.
Le problème ne réside pas seulement dans la toxicité du médicament lui-même, mais aussi dans le fait qu'à peine 1 % du traitement se dissout dans l'organisme. Il s'agglomère donc ou reste sous forme solide, et le corps ne peut l'absorber efficacement.
Nous savons tous que la chimiothérapie est souvent extrêmement toxique. Mais beaucoup ignorent qu'elle est aussi souvent peu soluble, il faut donc trouver des moyens de la transformer en formes hydrosolubles et de l'administrer efficacement.
La surexpression des récepteurs SNA par les cellules myéloïdes (responsables de la leucémie) signifie que même une dose plus faible de 5-FU atteindra les cellules cancéreuses, mais qu'une dose beaucoup plus faible atteindra les cellules saines.
Autre avantage non négligeable : les SNA liposomaux sont très solubles, ce qui élimine également ce problème.
« Les chimiothérapies actuelles détruisent tout ce qu'elles rencontrent. Elles tuent donc les cellules cancéreuses, mais aussi de nombreuses cellules saines. Notre nanomédecine structurale cible de préférence les cellules myéloïdes. »
Au lieu de surcharger tout le corps avec une chimiothérapie, elle délivre une dose plus élevée et plus ciblée, exactement là où c'est nécessaire.
Gains d'efficacité grâce à la mise en œuvre de l'approche SNA
L'administration de 5-FU à l'intérieur des cellules, induite par l'ARNm, est 12.5 fois supérieure à celle obtenue sans ARNm. Plus important encore, une étude in vitro a révélé une augmentation de quatre ordres de grandeur (plus de 4 1,000 fois).
Chez des souris utilisées pour simuler la leucémie humaine, l'agent chimiothérapeutique SNA a présenté une efficacité antitumorale 59 fois supérieure à celle du 5-FU seul. Plus important encore, les souris traitées par SNA n'ont présenté aucun des effets secondaires du 5-FU.
« Sur des modèles animaux, nous avons démontré que nous pouvions stopper net la progression des tumeurs. »
Si cela se traduit chez l'humain, ce serait une avancée vraiment passionnante. Cela signifierait une chimiothérapie plus efficace, de meilleurs taux de réponse et moins d'effets secondaires.
Glissez pour faire défiler →
| Métrique | 5-FU libre (standard) | 5-FU administré par SNA (SNA liposomale) |
|---|---|---|
| Absorption cellulaire (cellules AML) | 1× (référence) | ~12.5× plus élevé |
| Puissance de destruction cellulaire in vitro | 1× (référence) | Jusqu'à environ 10 000 fois plus élevé |
| Efficacité antitumorale chez la souris (modèle de LAM) | 1× (référence) | réduction tumorale environ 59 fois supérieure |
| Toxicité/effets secondaires observés (dans l'étude) | Effets secondaires importants connus du 5-FU (nausées, fatigue, cardiotoxicité) | Aucune toxicité manifeste n'a été observée pour les paramètres évalués (étude sur souris). |
Applications cliniques et commerciales futures des SNA
Les SNA deviennent rapidement un mécanisme d'administration très prometteur pour les médicaments de chimiothérapie.
La prochaine étape consistera probablement à étudier d'autres médicaments sur le même modèle animal, afin de déterminer si les résultats peuvent être encore améliorés. Par exemple, un autre médicament de chimiothérapie, connu pour sa toxicité mais très efficace pour détruire les cellules cancéreuses, pourrait être rendu tolérable, voire presque inoffensif, grâce aux SNA, tout en devenant encore plus efficace pour détruire les cellules cancéreuses.
À terme, des études cliniques seront nécessaires pour évaluer le potentiel de cette technologie chez de vrais patients. Ce processus est souvent coûteux et comprend la phase I (tests sur des personnes en bonne santé pour déterminer leur tolérance au médicament) et la phase III (essais sur de nombreux patients atteints de cancer).
Commercialisation et start-ups SNA
CancerVax
Chad A. Mirkin, le scientifique principal de cette étude et découvreur des SNA, est également le fondateur scientifique de Thérapeutique des points d’éclair, une entreprise dédiée au déploiement des SNA dans des applications thérapeutiques humaines.
Selon neuf études in vivo, les SNA présentent une administration 35 fois plus efficace, une activation immunitaire 80 fois plus forte et une destruction tumorale par les lymphocytes T 6.5 fois supérieure. Ces SNA sont absorbables par plus de 60 types cellulaires différents.
La compagnie a annoncé un accord de recherche avec CancerVax, une entreprise développant une plateforme universelle de traitement du cancer qui utilise le système immunitaire du corps pour combattre le cancer.
L'investissement direct dans CancerVax n'est possible que pour les investisseurs accrédités, mais Une levée de fonds en actions par financement participatif est également en cours, ouverte à tous les types d'investisseurs, à 2.1 $ par action, ce qui valorise l'entreprise à plus de 80 millions de dollars.
« La plateforme de traitement universel du cancer de CancerVax nécessite une administration précise et multicomposante pour détecter et marquer efficacement les cellules cancéreuses. »
Notre technologie est parfaitement adaptée à ce défi, offrant la possibilité d'encapsuler et de délivrer des charges utiles d'ARNm intelligent avec l'efficacité et la précision nécessaires pour réaliser tout le potentiel de cette approche thérapeutique prometteuse.
Outre le cancer, Les SNA pourraient également être utilisés pour l'administration de thérapies basées sur CRISPR..
Les LNP-SNA pénètrent dans les cellules jusqu'à trois fois plus efficacement, provoquent moins de toxicité, triplent l'efficacité de l'édition génique et améliorent la précision des réparations de l'ADN de plus de 60 %, comparativement aux systèmes d'administration de nanoparticules lipidiques standard.
Globalement, les SNA atteignent clairement le stade où elles constituent une technologie très prometteuse d'après les études animales in vitro et in vivo, et sont prêtes à explorer des applications humaines pour le cancer, la thérapie génique et d'autres applications médicales clés.
Ils bénéficieront probablement aussi de l'émergence d'autres thérapies et technologies de précision, comme CRISPR, qui renforcera le potentiel des SNA.
Étude référencée
1. Taokun Luo, Young Jun Kim, Zhenyu Han, Jeongmin Hwang, Sneha Kumari, Vinzenz Mayer, Alex Cushing, Roger A. Romero, Chad A. Mirkin. Acides nucléiques sphériques chimiothérapeutiques. ACS NanoVol 19/Numéro 44. 29 octobre 2025. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.5c16609
