Biotechnologie
Les acides nucléiques sphériques améliorent considérablement la délivrance de la chimiothérapie
Livraison thérapeutique guidée par la nanotechnologie dans le cancer
Notre compréhension du cancer a considérablement progressé au cours des dernières décennies, menant à la découverte de diverses molécules capables d’éliminer les cellules cancéreuses. Le problème est que les cellules cancéreuses restent néanmoins parties du corps, même si elles se comportent anormalement et finiront par tuer les autres cellules.
Cela signifie que les mêmes médicaments qui détruisent les cellules cancéreuses peuvent également être très toxiques pour le reste des cellules du corps. De plus, les anomalies métaboliques et génétiques des cellules cancéreuses entravent souvent leur absorption des composés chimiques qui sont utiles contre elles.
Pour ces deux raisons, le processus de délivrance des médicaments anticancéreux aux cellules tumorales peut être aussi important, voire plus important, que l’efficacité même du médicament. Ainsi, non seulement les effets secondaires sont réduits, mais le traitement devient suffisamment efficace pour sauver le patient.
Un ciblage précis est également crucial pour diminuer le risque de récidive, car une plus grande efficacité signifie moins de chances que des cellules cancéreuses résiduelles « se cachent » du traitement.
Une méthode de délivrance particulièrement prometteuse utilise les Acides Nucléiques Sphériques (SNAs), un nouveau type de nanomolécule bien toléré par l’organisme. Des chercheurs de l’Université Northwestern ont récemment démontré que les SNAs pouvaient augmenter radicalement l’efficacité d’un médicament contre la leucémie.
Ils ont publié leurs résultats dans ACS Nano1, sous le titre « Chemotherapeutic Spherical Nucleic Acids».
Défis de la délivrance des médicaments anticancéreux
Une grande partie de l’augmentation du taux de survie au cancer au cours des deux dernières décennies est liée à de meilleurs systèmes de délivrance des traitements. Par exemple, les anticorps, en particulier 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 visent spécifiquement les cellules cancéreuses.
Source: MDPI
Alors que les anticorps dominaient le domaine de l’oncologie ces dernières années, une alternative en plein essor est la nanotechnologie, avec des nanoparticules spécialement conçues capables de se lier directement aux cellules cancéreuses et de délivrer la chimiothérapie à travers la membrane cellulaire.
Source: MDPI
Acides Nucléiques Sphériques (SNAs)
Les chercheurs de cette étude ont utilisé des constructions d’acides nucléiques sphériques liposomaux (SNA). Elles sont constituées d’un cœur nanoparticulaire, entouré d’une coque formée d’un agencement densément empaqueté et fortement orienté d’acides nucléiques.
Source: Nature
Les SNAs 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 SNAs différents peuvent être créés en variant la nature du cœur nanoparticulaire (or, argent, silice, liposome, protéines, etc.) ainsi que les séquences des acides nucléiques (ADN, ARN, etc.).
Source: Cancers
Nanomédecine structurale : une nouvelle ère de la délivrance des médicaments
Des études antérieures ont montré que les cellules reconnaissent les SNAs et les invitent à entrer. Plus important encore, les cellules cancéreuses, en raison de leur activité excessive, incorporent les SNAs à un taux bien plus élevé que les cellules saines.
Ainsi, la nature même des cellules cancéreuses les rend plus réactives aux SNAs.
“La plupart des cellules possèdent des récepteurs scavenger à leur surface. Mais les cellules myéloïdes surexpriment ces récepteurs, il y en a donc encore plus.
Si elles reconnaissent une molécule, elles l’absorbent dans la cellule. Au lieu de devoir forcer leur entrée, les SNAs sont naturellement prises en charge par ces récepteurs.”
Il s’agit d’une partie du champ croissant de la nanomédecine structurale, qui utilise un contrôle précis de la structure ainsi que de la composition pour ajuster la façon dont les nanomédicaments interagissent avec le corps humain.
Il existe actuellement 7 thérapies basées sur les SNAs en essais cliniques, non seulement contre le cancer, mais aussi contre les maladies infectieuses, les maladies neurodégénératives et les maladies auto-immunes.
Résultats précliniques dans la leucémie myéloïde aiguë (LMA)
Construction de SNAs de chimiothérapie
Les chercheurs ont testé leur SNA liposomale pour le traitement de la leucémie. Ils ont utilisé le 5-fluorouracile (5‑Fu), la composante acide nucléique du SNA étant constituée de 10 unités de 5‑fluoro‑2′‑désoxyuridine chimiquement interconnectées.
Source: ACS Publications
La chimiothérapie traditionnelle 5‑Fu échoue 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 n’est pas seulement la toxicité du médicament, mais le fait que seulement 1 % du traitement se dissout dans le corps. Il s’agrège donc ou reste sous forme solide, et l’organisme ne peut pas l’absorber efficacement.
Nous savons tous que la chimiothérapie est souvent horriblement toxique. Mais beaucoup de gens ne réalisent pas qu’elle est aussi souvent mal soluble, si bien que nous devons la transformer en formes solubles dans l’eau et la délivrer efficacement.”
La surexpression des récepteurs SNA par les cellules myéloïdes (qui sont à l’origine de la leucémie) signifie qu’une dose plus faible de 5‑Fu atteindra tout de même les cellules cancéreuses, tandis qu’une dose beaucoup plus faible atteindra les cellules saines.
Un avantage supplémentaire est que les SNAs liposomaux sont très solubles, éliminant ainsi ce problème également.
“Les chimiothérapies d’aujourd’hui tuent tout ce qu’elles rencontrent. Elles éliminent donc les cellules cancéreuses, mais aussi de nombreuses cellules saines. Notre nanomédecine structurale cible préférentiellement les cellules myéloïdes.
Au lieu d’inonder tout le corps de chimiothérapie, elle délivre une dose plus élevée et plus ciblée exactement là où elle est nécessaire.”
Gains d’efficacité avec la délivrance SNA
La délivrance de 5‑Fu par les SNAs à l’intérieur des cellules est 12,5 fois supérieure à celle sans SNA. Plus important encore, dans une étude in‑vitro, l’augmentation atteint quatre ordres de grandeur (>1 000 x).
Chez les souris utilisées pour simuler la leucémie humaine, le SNA chimiothérapeutique a montré une efficacité antitumorale 59 fois supérieure à celle du 5‑Fu seul. Peut‑être encore plus important, les souris n’ont présenté aucun des effets secondaires du 5‑Fu lorsqu’elles ont été traitées avec des SNAs.
“Dans les modèles animaux, nous avons démontré que nous pouvons stopper les tumeurs dans leur progression.
Si cela se traduit chez les patients humains, c’est une avancée vraiment excitante. Cela signifierait une chimiothérapie plus efficace, de meilleurs taux de réponse et moins d’effets secondaires.”
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| Métrique | 5‑Fu libre (standard) | 5‑Fu délivré par SNA (SNA liposomale) |
|---|---|---|
| Absorption cellulaire (cellules LMA) | 1× (référence) | ~12,5× plus élevé |
| Puissance d’élimination des cellules in vitro | 1× (référence) | Jusqu’à ~10 000× plus élevé |
| Efficacité antitumorale chez la souris (modèle LMA) | 1× (référence) | ~59× plus grande réduction tumorale |
| Toxicité/effets secondaires observés (dans l’étude) | Effets secondaires connus significatifs du 5‑Fu (nausées, fatigue, cardiotoxicité) | Aucune toxicité apparente observée dans les paramètres évalués (étude murine) |
Applications cliniques et commerciales futures des SNAs
Les SNAs deviennent rapidement un mécanisme de délivrance très prometteur pour les médicaments de chimiothérapie.
L’étape suivante consistera probablement à tester d’autres médicaments sur le même modèle animal, afin de voir si les résultats peuvent être encore améliorés. Par exemple, un autre médicament de chimiothérapie connu pour ses problèmes de toxicité mais très efficace pour tuer les cellules pourrait devenir tolérable, voire presque inoffensif, grâce aux SNAs, tout en étant encore plus capable d’éliminer les cellules cancéreuses.
À long terme, des études humaines visant à évaluer le potentiel de cette technologie chez de vrais patients devront être réalisées. Ce processus est souvent coûteux, allant de la phase I (tests sur des personnes saines pour déterminer la tolérance) à la phase III (tests 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 SNAs, est également le fondateur scientifique de Flashpoint Therapeutics, une société dédiée à déployer les SNAs dans des applications thérapeutiques humaines.
Ils affirment, sur la base de 9 études in‑vivo, que les SNAs offrent une délivrance améliorée de 35 fois, une activation immunitaire 80 fois plus forte, et une capacité de destruction tumorale par les cellules T augmentée de 6,5 fois. Les SNAs peuvent être absorbés par plus de 60 types cellulaires différents.
Source: Flashpoint Therapeutics
L’entreprise a annoncé un accord de recherche avec CancerVax, une société qui développe une plateforme de traitement universel du cancer utilisant le système immunitaire du corps pour combattre le cancer.
L’investissement direct dans CancerVax n’est possible que pour les investisseurs accrédités, mais un financement participatif en actions est également en cours, ouvert à tous les types d’investisseurs, à 2,1 $/action, valorisant l’entreprise à plus de 80 M$.
« La plateforme de traitement universel du cancer de CancerVax nécessite une délivrance précise et multi‑composante pour détecter et marquer efficacement les cellules cancéreuses.
Notre technologie est spécialement adaptée à ce défi, offrant la capacité d’emballer et de délivrer des charges utiles d’ARNm intelligentes avec l’efficacité et la précision nécessaires pour exploiter tout le potentiel de cette approche thérapeutique prometteuse. »
Outre le cancer, les SNAs pourraient également être utilisés pour la délivrance de thérapies basées sur CRISPR.
Les LNP‑SNAs ont pénétré les cellules jusqu’à trois fois plus efficacement, ont provoqué moins de toxicité, ont multiplié par trois l’efficacité de l’édition génétique et ont amélioré les réparations d’ADN précises de plus de 60 % par rapport aux systèmes de nanoparticules lipidiques standard.
Dans l’ensemble, les SNAs atteignent clairement le stade où ils constituent une technologie très prometteuse d’après les études in‑vitro et in‑vivo, et sont prêts à explorer des applications humaines pour le cancer, la thérapie génique et d’autres applications médicales clés.
Ils bénéficieront également de l’émergence d’autres thérapies de précision et technologies, comme CRISPR, qui renforceront le potentiel des SNAs.
Étude référencée
1 .Taokun Luo, Young Jun Kim, Zhenyu Han, Jeongmin Hwang, Sneha Kumari, Vinzenz Mayer, Alex Cushing, Roger A. Romero, Chad A. Mirkin. Chemotherapeutic Spherical Nucleic Acids. ACS NanoVol 19/Issue 44. 29 octobre 2025. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.5c16609
