Aug. 6, 2008) — Most cancer tumors that have clear borders and are well defined have traditionally been treated successfully by surgical removal. But not all cancers respond to conventional surgery. More importantly, conventional surgery brings risks of complications and long recovery periods that can negatively impact a person's quality of life.

La plupart des tumeurs cancéreuses ont des limites bien définies et la chirurgie se charge très bien de ces cas mais qu'en est-il des tumeurs aux limites moins bien définies ?

To overcome these treatment limits, a group of researchers based at the University of Texas M.D. Anderson Cancer Center, turned to lasers and nanotechnology. They explored an emerging minimally-invasive approach to treating tumors that delivers a lethal dose of laser-generated heat to tumors, known as thermal ablation. To improve thermal ablation, they added a nano-twist that precisely guides and concentrates heat in targeted tumors.

Pour dépasser les limites de la chirurgie un groupe de recherches s'est tourné vers la nanotechnologie et le laser. Ils explorent une approche non-invasive de traiter les tumeurs avec une chaleur généré par des particules d'or. Ils ont un truc pour bien cibler et concentrer la chaleur sur la tumeur.

Working with Nanospectra Biosciences, Inc., researchers injected nanoshells made of gold silica into canine models of brain cancer. The nanoshells homed in on the target tumors, where they were taken in by the tumor cells. Next, researchers irradiated the nanoparticle-filled tumor with low-power laser light to selectively heat the tumor-but not the surrounding, healthy tissue. M.D. Anderson researchers added iron-oxide cores to the nanoshells to make them visible by magnetic resonance imaging so researchers could observe the process.

Results from these experiments were supported by numerical modeling studies, and by scanning electron microscope data showing destructive thermal increases near the tumors' blood supplies. "Based on these encouraging early results, we conclude that the use of magnetic resonance temperature imaging and gold nanoshells hold the very real possibility of meeting the long-sought goal of improving the precision of thermal ablation, while sparing healthy tissue," explains M.D. Anderson Cancer Center's R.J. Stafford, Ph.D. "Temperature imaging and guidance is an invaluable tool furthering this approach as it moves from feasibility studies to future use in human clinical trials."

Des particules oxydantes sont dans l'enveloppe faite de silice d'or pour suivre l'action du médicament.

La technique pourrait être bientôt employé sur des humains.

The research was described in the talk, "Characterization of Gold Nanoshells for Thermal Therapy Using MRI," presented July 30, 2008 at the 50th meeting of the American Association of Physicists in Medicine.

Cancer, quand le laser détruit des tumeurs du cerveau. Le professeur Alexandre Carpentier a réussi à détruire des tumeurs métastasées au niveau du cerveau avec un laser. Des tumeurs du cerveau ont pu être traitées au laser sans ouvrir la boite crânienne de plusieurs patients atteints de ce type de cancer.


Des tumeurs du cerveau ont pu être traitées au laser sans ouvrir la boite crânienne de plusieurs patients atteints de ce type de cancer. Il s’agit d’une première mondiale, pour une équipe de Paris dirigée par le professeur Alexandre Carpentier, neurochirurgien à la Pitié-Salpêtrière.



Une équipe de spécialistes français a annoncé dans la revue Neurosurgery avoir réussi à détruire des tumeurs métastasées au niveau du cerveau à l'aide d'un laser contrôlé par imagerie à résonance magnétique (IRM).

même chose...


UNE PERCEE MEDICALE CONTRE LE CANCER…
Le professeur Alexandre Carpentier, jeune praticien de l’hôpital la pitié Salpêtrière de Paris, vient de réaliser une première mondiale. Il vient de remporter une victoire marquante contre les métastases cancéreuses dans le cerveau humain.
Le jeune médecin a expliqué qu’à l’aide d’une sonde et de laser, il pratiquait un très fin orifice de quelques millimètres seulement dans le cerveau, sans ouvrir la boîte crânienne.
Le malade arrive, dit-il, avec sa métastase dans le cerveau et quelques heures plus tard il repart sans elle, car elle a été détruite grâce au laser. Pas d’anesthésie générale mais juste locale, le patient est conscient et ne sent rien… Il repart chez lui quelques heures après l’intervention et ne revient que quelques jours plus tard pour contrôle…
Le professeur précise que sa technique ne s’applique pas au cancer lui-même mais à ses métastases dans le cerveau. Pour ce qui est d’autres organes, la recherche se poursuit. C’est un très grand espoir pour les malades et une grande victoire pour la lutte contre les cancers.
Il faut féliciter la médecine française et espérer que le pays aura de plus en plus de crédits pour de telles recherches…

(Feb. 8, 2009) — Hollow gold nanospheres equipped with a targeting peptide find melanoma cells, penetrate them deeply, and then cook the tumor when bathed with near-infrared light, a research team led by scientists at The University of Texas M. D. Anderson Cancer Center reported in the Feb. 1 issue of Clinical Cancer Research.

Des nanophères creuses en or avec un peptide qui est capable de trouvé des cellules de mélanome, les pénétrer profondément et à ce moment les cuire en réfléchissant une lumière infra-rouge (ou près de l'infra-rouge).


"Active targeting of nanoparticles to tumors is the holy grail of therapeutic nanotechnology for cancer. We're getting closer to that goal," said senior author Chun Li, Ph.D., professor in M. D. Anderson's Department of Experimental Diagnostic Imaging. When heated with lasers, the actively targeted hollow gold nanospheres did eight times more damage to melanoma tumors in mice than did the same nanospheres that gathered less directly in the tumors.

"Des nanoparticules qui recherchent activement les tumeurs sont le saint Graal de la nanotechnologie dans le domaine du cancer. Quand elles sont chauffées par les lasers, les nanoparticules creuses et en or font 8 fois plus de dommages aux tumeurs du mélanome qu'on fait les mêmes nanophères moins directement situé dans les tumeurs."

Lab and mouse model experiments demonstrated the first in vivo active targeting of gold nanostructures to tumors in conjunction with photothermal ablation - a minimally invasive treatment that uses heat generated through absorption of light to destroy target tissue. Tumors are burned with near-infrared light, which penetrates deeper into tissue than visible or ultraviolet light.

Photothermal ablation is used to treat some cancers by embedding optical fibers inside tumors to deliver near-infrared light. Its efficiency can be greatly improved when a light-absorbing material is applied to the tumor, Li said. Photothermal ablation has been explored for melanoma, but because it also hits healthy tissue, dose duration and volume have been limited.

Lower light dose, great damage

With hollow gold nanospheres inside melanoma cells, photothermal ablation destroyed tumors in mice with a laser light dose that was 12 percent of the dose required when the nanospheres aren't applied, Li and colleagues report. Such a low dose is more likely to spare surrounding tissue.

Injected, untargeted nanoparticles accumulate in tumors because they are so small that they fit through the larger pores of abnormal blood vessels that nourish cancer, Li said. This "passive targeting" delivers a low dose of nanoparticles and concentrates them near the cell's vasculature.

The researchers packaged hollow, spherical gold nanospheres with a peptide - a small compound composed of amino acids - that binds to the melanocortin type 1 receptor, which is overly abundant in melanoma cells. They first treated melanoma cells in culture and later injected both targeted and untargeted nanospheres into mice with melanoma, then applied near-infrared light.

Fluorescent tagging of the targeted nanospheres showed that they were embedded in cultured melanoma cells, while hollow gold nanospheres without the targeting peptide were not. The targeted nanospheres were actively drawn into the cells through the cell membrane.

When the researchers beamed near-infrared light onto treated cultures, most cells with targeted nanospheres died, and almost all of those left were irreparably damaged. Only a small fraction of cells treated with untargeted nanospheres died. Cells treated only with near-infrared light or only with the nanospheres were undamaged.

An 8-fold increase in tumor destruction

In the mouse model, fluorescent tagging showed that the plain hollow gold nanospheres only accumulated near the tumor's blood vessels, while the targeted nanospheres were found throughout the tumor.

"There are many biological barriers to effective use of nanoparticles, with the liver and spleen being the most important," Li said. The body directs foreign particles and defective cells to those organs for destruction.

Most of the targeted nanospheres in the treated mice gathered in the tumor, with smaller amounts found in the liver and spleen. Most of the untargeted nanospheres gathered in the spleen, then in the liver and then the tumor, demonstrating the selectivity and importance of targeting.

In another group of mice, near-infrared light beamed into tumors with targeted nanospheres destroyed 66 percent of the tumors, but only destroyed 7.9 percent of tumors treated with untargeted nanospheres.

The researchers used F-18-labeled glucose to monitor tumor activity by observing how much glucose it metabolized. This action "lights up" the tumor for positron emission tomography (PET) imaging. Tumors treated with targeted shells largely went dark.

"Clinical implications of this approach are not limited to melanoma," Li said. "It's also a proof of principle that receptors common to other cancers can also be targeted by a peptide-guided hollow gold nanosphere. We've also shown that non-invasive PET can monitor early response to treatment."

The targeted nanospheres have a number of advantages, said Jin Zhang, Ph.D., professor in the University of California-Santa Cruz Department of Chemistry and developer of the hollow nanospheres. Their size - small even for nanoparticles at 40-50 nanometers in diameter - and spherical shape allow for greater uptake and cellular penetration. They have strong, but narrow and tunable ability to absorb light across the visible and near-infrared spectrum, making them unique from other metal nanoparticles.

The hollow spheres are pure gold, which has a long history of safe medical use with few side-effects, Li said.

This research was funded by grants from the National Cancer Institute Alliance for Nanotechnology in Cancer and the John S. Dunn Foundation to Li, and a U.S. Department of Defense grant to Zhang.

Co-authors with Zhang, and Li are: first author Wei Lu, Ph.D., Chiyi Xiong, Ph.D. Guodong Zhang, Qian Huang and Rui Zhang, all of M. D. Anderson's Department of Experimental Diagnostic Imaging. Rui Zhang is a graduate student in The University of Texas Graduate School of Biomedical Sciences, which is jointly operated by M. D. Anderson and The University of Texas Health Science Center at Houston.

Small is promising when it comes to illuminating tiny tumors or precisely delivering drugs, but many worry about the safety of nano-scale materials. Now a team of scientists has created minuscule flakes of silicon that glow brightly, last long enough to slowly release cancer drugs, then break down into harmless by-products.

La petitesse est prometteuse quand vient le temps de mettre la lumière sur des petites tumeurs ou de livrer précisément des médicaments, sauf que plusieurs se préoccupent de la sécurité des matériau à l'échelle nanoscopiques. Les scientifiques ont créé de minuscules flocons de silicon qui luisent qui durent assez longtemps pour livrer des médicaments et qui se défont par la suite en produits secondaires inofensifs.

"It is the first luminescent nanoparticle that was purposely designed to minimize toxic side effects," said Michael Sailor, a chemistry professor at the University of California, San Diego who led the study.

Many nanoparticles tested in research labs are too poisonous for use in humans.

Plusieurs nanoparticules qui servent dans les recherches sont trop empoisonnées pour être utilisées chez les humains.

"This new design meets a growing need for non-toxic alternatives that have a chance to make it into the clinic to treat human patients," Sailor said.

The particles inherently glow, a useful property that is most commonly achieved by including toxic organic chemicals or tiny structures called quantum dots, which can leave potentially harmful heavy metals in their wake.

When the researchers tested their safer nanoparticles in mice, they saw tumors glow for several hours, then dim as the particles broke down. Levels dropped noticeably in a week and were undetectable after four weeks, they report in Nature Materials February 22.

This is the first sudy to image tumors and organs using biodegradable silicon nanoparticles in live animals, the authors say.

C'est la première expérience pour faire l'image d'une tumeur à partir de nanoparticules biodégradables chez des animaux vivants.

The particles begin as thin wafers made porous with an electrical current then smashed to bits with ultrasound. Additional treatment alters the physical structure of the flakes to make them glow red when illuminated with ultraviolet light.

Luminescent particles can reveal tumors too tiny to detect by other means or allow a surgeon to be sure all of a cancerous growth has been removed.

These nanoparticles could also help deliver drugs safely, the researchers report. The cancer drug doxorubicin will stick to the pores and slowly escape as the silicon dissolves.

"The goal is to use the nanoparticles to chaperone the drug directly to the tumor, to release it into the tumor rather than other parts of the body," Sailor said.

Targeted delivery would allow doctors to use smaller doses of the drug. At doses high enough to be effective, when delivered to the whole body, doxorubicin often has toxic side effects.

At about 100 nanometers, these particles are bigger than many designed to deliver drugs, which can be just a few nanometers across – a thousand times smaller than the diameter of a human hair.

Their larger size contributes to both their effectiveness and their safety. Large particles can hold more of a drug. Yet they self-destruct, and the remnants can be filtered away by the kidneys.

Close examination of vulnerable organs like liver, spleen and kidney, which help to remove toxins, revealed no lasting changes in mice treated with the new nanoparticles.

Graduate students Ji-Ho Park and Luo Gu in Sailor's lab; Sangeeta Bhatia, bioengineering professor at the Massachusetts Institute of Technology and graduate student Geoffrey von Malzahn in Bhatia's lab; and Erkki Ruoslahti, professor at the University of California, Santa Barbara all contributed to this work.

An iron-centered nanoparticle (left) analyzed at NIST’s Center for Neutron Research has a coating of the sugar dextran, whose tendrils prevent groups of the particles from clumping. When tumor cells ingest them (right), the particles still congregate closely enough to share heat when stimulated by a magnetic field, killing the cells. White arrow indicates a red blood cell.
Des nanoparticules faites de fer ont un revêtement de sucre dextran se tiennent à distance
l'une de l'autre et tue les cellules cancéreuses lorsque stimulées par un champs magnétique

(Sep. 23, 2009) — A research team at the National Institute of Standards and Technology (NIST) studying sugar-coated nanoparticles for use as a possible cancer therapy has uncovered a delicate balancing act that makes the particles more effective than conventional thinking says they should be. Just like individuals in a crowd respecting other people's personal space, the particles work because they get close together, but not too close.

Les particule de fer avec un revêtement de sucre dextran tue les cellules en se tenant à distance l'une de l'autre pour ne pas s'agglomérer.

Que ce soit pour traiter ou diagnostiquer, l'«onconano» est l'arme du futur.

Des marqueurs fluorescents qui aident le chirurgien à repérer en temps réel les contours de la tumeur maligne qu'il opère. Des médicaments «intelligents» capables d'être activés à distance dès qu'ils ont atteint leur cible… Comme d'autres domaines de la médecine, la cancérologie se met à l'heure des nanotechnologies. La plupart de ces minuscules outils, dont la taille est de l'ordre du milliardième («nano» en grec) de mètre, n'en sont qu'au stade de la recherche. Mais ils ouvrent, à moyen terme, des perspectives passionnantes tant pour diagnostiquer que pour soigner les cancers. Un symposium international, récemment organisé à Paris par l'Institut national du cancer (Inca) et l'Inserm, a fait le point sur ces recherches en «onconano».


Illuminer le système lymphatique

Côté diagnostic, l'un des défis majeurs consiste à mettre au point des nanosondes capables de se fixer sur les cellules cancéreuses. Injectées dans l'organisme, elles peuvent ainsi révéler la présence d'une tumeur en émettant un signal, radioactif ou optique par exemple. «Le traceur idéal, qui marque à 100 % les cellules cancéreuses, et uniquement celles-ci, est sans doute un mythe», note d'emblée Philippe Rizo, directeur scientifique de Fluoptics, une start-up du Commissariat à l'énergie atomique (CEA) qui travaille sur deux pistes prometteuses dont l'une, la nanoémulsion de fluorophore, permet d'illuminer le système lymphatique.

Ce traceur, à l'essai chez l'animal, repère les ganglions drainant une tumeur, c'est-à-dire les voies par lesquelles les cellules cancéreuses se disséminent dans le corps du patient. «En protégeant le fluorophore, notre nanémulsion permet d'obtenir une brillance très importante et une très grande stabilité, ce qui permettra d'appliquer cette technique à de nombreux types de cancer», poursuit M. Rizo.

Plus spectaculaire encore, Fluoptics développe un marqueur de la néoangiogénèse, autrement dit la formation de nouveaux vaisseaux sanguins qui accompagne la croissance des tumeurs cancéreuses. Chez un malade sur quatre, ce traceur fluorescent se fixe aussi sur la tumeur elle-même. Couplé au système optique développé par Fluoptics, «cela aidera le chirurgien à visualiser directement les cellules potentiellement cancéreuses et les limites de la tumeur pendant l'intervention», prédit M. Rizo en précisant que les cancers de la cavité abdominale devraient être les premiers concernés. Actuellement à l'étude chez de petits animaux, ce marqueur devra cependant passer par le même circuit de validation qu'un médicament. Selon le directeur scientifique de Fluo­ptics, les premiers essais cliniques sont prévus vers 2011.

«Les techniques de diagnostic par imagerie moléculaire sont prometteuses à assez court terme», confirme le Pr Jean-Yves Blay, cancérologue au centre Léon-Bérard, à Lyon. Mais pour ce praticien, les nanotechnologies auront bien d'autres applications dans le dépistage des cancers. «À l'avenir, ces outils permettront de réaliser de minuscules prélèvements, beaucoup moins traumatisants pour les malades que les biopsies d'aujourd'hui. Les laboratoires sur puce seront aussi très utiles pour étudier de façon très fine les caractéristiques des tumeurs, avec une série de biomarqueurs.» Un profilage indispensable en vue de traitements personnalisés.

Le versant thérapeutique des nanotechnologies est également en pleine ébullition. Le principe est séduisant : en plaçant les substances médicamenteuses dans des nanoenveloppes, on modifie profondément leur diffusion dans l'organisme. Soixante-dix fois plus petits qu'un globule rouge, les «nanovecteurs» franchissent aisément les barrières biologiques, à commencer par les membranes cellulaires. Au final, l'efficacité est augmentée, et la toxicité du traitement réduite. Plusieurs nanomédicaments (notamment à base de liposomes et de protéines pegylées) sont déjà commercialisés. L'équipe du Pr Patrick Couvreur de la faculté de Chatenay-Malabry (Hauts-de-Seine) développe de nouvelles générations de nanovecteurs. Un composé à base de gemcitabine - une chimiothérapie déjà ancienne - et de squalène (le cholestérol du requin) est ainsi à l'étude. L'association de ces deux substances, qui entraîne la formation spontanée de nanoparticules, a déjà obtenu des résultats spectaculaires dans plusieurs types de cancers chez l'animal. Des travaux consistant à envelopper le duo gemcitabine-squalène dans des particules d'oxyde de fer sont également en cours. Objectif : activer le médicament à distance par un aimant quand il a atteint sa cible tumorale.