Médicaments photodynamiques.

An international team of scientists has developed a water-soluble "warped nanographene," a flexible molecule that is biocompatible and shows promise for fluorescent cell imaging. The new nanographene molecule also induces cell death when exposed to blue laser light. Further investigation is required to determine how nanocarbons could be used for a range of biological applications, such as photodynamic therapy for cancer treatments.

A group of chemists and biologists at Nagoya University and Boston College, have succeeded in synthesizing a water-soluble warped nanographene molecule that is water soluble for the first time. This new molecule, recently described in the journal Angewandte Chemie International Edition, expands the biological applications for nanocarbons, including cancer cell imaging and possibly eradication.

Nanographenes, nano-sized carbon molecules, exhibit unique electronic, optical and mechanical properties, and have been recognized as promising materials for electronic and biomedical purposes. However, the flat structure of nanographenes leads to stacking and aggregation in solvents, making it difficult to dissolve in various solvents and thus causing complications for biological applications.

In 2013, Professor Kenichiro Itami, director of the JST-ERATO Itami Molecular Nanocarbon Project and the Institute of Transformative Bio-Molecules (ITbM) at Nagoya University and his co-workers synthesized a warped nanographene molecule with a saddle-shape structure. The unique organization of the molecule's 26 graphene rings prevents aggregation, making it soluble in most common organic solvents. Moreover, it exhibits green fluorescence when irradiated with ultraviolet or blue light.

"We were really excited when we succeeded in synthesizing the warped nanographene molecule, and we were interested in making it available for biological applications, which we achieved by adding water-soluble functional groups to the molecule," says Itami.

In the latest study, Itami's group explains how they developed a straightforward route to make warped nanographenes water soluble. First, they replaced five hydrogen atoms with boron moieties, through an iridium-catalyzed C-H borylation reaction. The boron-substituted warped nanographene is then mixed with a compound, called an aryl halide, containing water-soluble chains. A palladium-catalyzed Suzuki-Miyaura coupling reaction leads to the water-soluble chains attaching to the edges of the nanographene molecule, making it soluble in water and other organic solvents. This method can also be used to install other functional groups to warped nanographene to easily tune its properties.

The team examined the fluorescent properties of water-soluble warped nanographene. They found that under ultraviolet light, the molecule fluoresced yellow when dissolved in water, and fluoresced green when mixed in the common organic solvent dichloromethane. The new nanographene showed high photostability, meaning that its properties do not change when exposed to light. Rather, the color of fluorescence changes according to the polarity of the solvents that they are dissolved in.

Next, Itami's team collaborated with ITbM's biologists to test if the new molecule could stain live cells for fluorescent cell imaging. They treated HeLa cells, a strain of cervical cancer cells widely used in research, with a water-soluble warped nanographene solution. Microscopic observations showed that the cells took up the molecule over a few hours and it accumulated in the lysosomes, which are organelles found in cells. Cell viability did not change significantly over time, demonstrating that water-soluble warped nanographene has low cytotoxicity and could be used as a fluorescent stain for HeLa cells.

However, the molecule can turn deadly under certain circumstances. When the treated HeLa cells were irradiated with a blue laser, they exhibited cell death after 30 minutes. Untreated HeLa cells did not.

"Although our new warped nanographene has low toxicity to HeLa cells, we were surprised to find that cell death was observed upon irradiating light to the cells stained with the new nanographene," says Itami.

The specific mechanism of how this cell death occurs is not clear yet, but the group speculates that a toxic singlet oxygen molecule is generated during irradiation and is responsible for cell death. Several other compounds are known to cause photo-induced cell death, but there is still a need to discover molecules that can absorb longer wavelengths to be safely used to treat cancer cells in deep tissues. The researchers envisage that their method to functionalize and tune warped nanographenes could lead to biocompatible molecules that absorb different wavelengths of irradiation.

"We have succeeded in synthesizing a water-soluble warped nanographene showing fluorescence, good photostability and low cytotoxicity, which makes it promising for bioimaging," says Itami. "This achievement is an excellent example showing the output of the extensive collaboration between chemistry and biology ongoing at our institute. We hope that our molecules can be developed further for a wide range of biological applications through further interdisciplinary collaborations."

The outcome of this study not only demonstrates the power of nanocarbons for biological applications, but also shows the rewarding synergy between synthetic chemistry and biology.

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Une équipe internationale de scientifiques a mis au point un «nanographène déformé» hydrosoluble, une molécule flexible qui est biocompatible et prometteuse pour l'imagerie des cellules fluorescentes. La nouvelle molécule de nanographène induit également la mort cellulaire lorsqu'elle est exposée à la lumière laser bleue. Une étude plus approfondie est nécessaire pour déterminer comment les nanocarbones pourraient être utilisés pour une gamme d'applications biologiques, telles que la thérapie photodynamique pour les traitements contre le cancer.

Un groupe de chimistes et de biologistes de l'Université de Nagoya et du Boston College ont réussi à synthétiser une molécule de nanographène déformée hydrosoluble et soluble dans l'eau pour la première fois. Cette nouvelle molécule, récemment décrite dans la revue Angewandte Chemie International Edition, élargit les applications biologiques des nanocarbones, y compris l'imagerie des cellules cancéreuses et éventuellement l'éradication.

Les nanographènes, molécules de carbone de taille nanométrique, présentent des propriétés électroniques, optiques et mécaniques uniques, et ont été reconnus comme des matériaux prometteurs à des fins électroniques et biomédicales. Cependant, la structure plate des nanographènes conduit à un empilement et à une agrégation dans les solvants, ce qui rend leur dissolu- tion difficile dans divers solvants et provoque ainsi des complications pour des applications biologiques.

En 2013, le professeur Kenichiro Itami, directeur du projet de nanocarbone moléculaire Itami JST-ERATO et de l'Institut des bio-molécules transformatrices (ITbM) de l'Université de Nagoya et ses collègues ont synthétisé une molécule de nanographène déformée avec une structure en forme de selle. L'organisation unique des 26 anneaux de graphène de la molécule empêche l'agrégation, la rendant soluble dans la plupart des solvants organiques courants. De plus, il présente une fluorescence verte lorsqu'il est irradié avec de la lumière ultraviolette ou bleue.

«Nous étions vraiment excités quand nous avons réussi à synthétiser la molécule nanographène déformée, et nous étions intéressés à la rendre disponible pour des applications biologiques, ce que nous avons réalisé en ajoutant des groupes fonctionnels hydrosolubles à la molécule», explique Itami.

Dans la dernière étude, le groupe d'Itami explique comment ils ont développé une voie directe pour rendre les nanographènes déformés hydrosolubles. Premièrement, ils ont remplacé cinq atomes d'hydrogène par des fragments de bore, par l'intermédiaire d'une réaction de borylation de C-H catalysée par l'iridium. Le nanographène déformé substitué au bore est ensuite mélangé avec un composé, appelé halogénure d'aryle, contenant des chaînes hydrosolubles. Une réaction de couplage de Suzuki-Miyaura catalysée par le palladium conduit aux chaînes solubles dans l'eau qui se fixent aux bords de la molécule de nanographène, la rendant soluble dans l'eau et d'autres solvants organiques. Cette méthode peut également être utilisée pour installer d'autres groupes fonctionnels à nanographène déformé pour ajuster facilement ses propriétés.

L'équipe a examiné les propriétés fluorescentes du nanographène déformé hydrosoluble. Ils ont constaté que sous la lumière ultraviolette, la molécule fluorescente est jaune lorsqu'elle est dissoute dans l'eau, et vert fluorescent lorsqu'elle est mélangée dans le solvant organique le dichlorométhane commun. Le nouveau nanographène a montré une photostabilité élevée, ce qui signifie que ses propriétés ne changent pas lorsqu'il est exposé à la lumière. Au contraire, la couleur de la fluorescence change en fonction de la polarité des solvants dans lesquels ils sont dissous.

Ensuite, l'équipe d'Itami a collaboré avec les biologistes de l'ITbM pour tester si la nouvelle molécule pouvait colorer les cellules vivantes pour l'imagerie des cellules fluorescentes. Ils ont traité des cellules HeLa, une souche de cellules cancéreuses du col utérin largement utilisées dans la recherche, avec une solution de nanographène déformée hydrosoluble. Des observations microscopiques ont montré que les cellules absorbaient la molécule en quelques heures et s'accumulaient dans les lysosomes, organites retrouvés dans les cellules. La viabilité cellulaire n'a pas changé de manière significative avec le temps, démontrant que le nanographène déformé hydrosoluble a une faible cytotoxicité et pourrait être utilisé comme colorant fluorescent pour les cellules HeLa.

Cependant, la molécule peut devenir mortelle dans certaines circonstances. Lorsque les cellules HeLa traitées ont été irradiées avec un laser bleu, elles présentaient une mort cellulaire après 30 minutes. Les cellules HeLa non traitées, non.

"Bien que notre nouveau nanographène déformé ait une faible toxicité pour les cellules HeLa, nous avons été surpris de constater que la mort cellulaire était observée lors de l'irradiation de la lumière vers les cellules colorées avec le nouveau nanographène", explique Itami.

Le mécanisme spécifique de la façon dont cette mort cellulaire se produit n'est pas encore clair, mais le groupe spécule qu'une molécule d'oxygène singulet toxique est générée pendant l'irradiation et est responsable de la mort cellulaire. Plusieurs autres composés sont connus pour provoquer la mort cellulaire photo-induite, mais il existe encore un besoin de découvrir des molécules qui peuvent absorber des longueurs d'onde plus longues pour être utilisé en toute sécurité pour traiter les cellules cancéreuses dans les tissus profonds. Les chercheurs prévoient que leur méthode de fonctionnalisation et d'ajustement des nanographènes déformés pourrait conduire à des molécules biocompatibles qui absorbent différentes longueurs d'onde d'irradiation.

«Nous avons réussi à synthétiser un nanographène déformé hydrosoluble présentant une fluorescence, une bonne photostabilité et une faible cytotoxicité, ce qui le rend prometteur pour la bioimagerie», explique Itami. "Cette réalisation est un excellent exemple de collaboration entre la chimie et la biologie dans notre institut. Nous espérons que nos molécules vont pouvoir être développées dans une variété d'applications biologiques à travers de futures collaborations. Le résultat de cette étude démontre non seulement le pouvoir des nanocarbones pour des applications biologiques mais aussi montre la synergie entre la chimie synthétique et la biologie.

A team of scientists from the National University of Singapore (NUS) has developed a way to wirelessly deliver light into deep regions of the body to activate light-sensitive drugs for photodynamic therapy (PDT).

While PDT is a powerful light-induced cancer treatment, it is often limited to surface cancers due to the low penetration of light through biological tissue. This wireless approach of light delivery enables PDT to be used on the inner organs of the body with fine control. This technology could potentially enable PDT to be used to treat a wider range of cancers, such as brain and liver cancer.

The study was led by Professor Zhang Yong and Assistant Professor John Ho, who are respectively from the Department of Biomedical Engineering and Department of Electrical and Computer Engineering at NUS Faculty of Engineering. The findings of the study were published in the scientific journal Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) on 29 January 2018.

Asst Prof Ho said, "Our approach of light delivery will provide significant advantages for treating cancers with PDT in previously inaccessible regions. Powered wirelessly, the tiny implantable device delivers doses of light over long time scales in a programmable and repeatable manner. This could potentially enable the therapies to be tailored by the clinician during the course of treatment." Asst Prof Ho is also a Principal Investigator at the Biomedical Institute for Global Health Research and Technology (BIGHEART) at NUS.

Understanding photodynamic therapy

PDT is a treatment method that uses a light sensitive drug, called a photosensitiser, that is triggered by a specific wavelength of light, to produce a form of oxygen that kills nearby cells. This provides a precision approach to cancer therapy that overcomes many of the whole-body side effects of classical drugs such as chemotherapy. In addition to directly killing cancer cells, PDT shrinks or destroys tumours by damaging blood vessels in the tumour, preventing the cancer cells from receiving necessary nutrients. PDT may also activate the immune system to attack the tumour cells.

However, PDT has so far been limited to the treatment of surface cancers. Traditional light sources such as light-emitting diodes (LEDs) or lasers may be used for surface tumours, such as skin cancer, but the low penetration of light through tissue limits the depth to less than a centimetre. For the inner lining of some organs, such as the esophagus, an endoscope -- a thin, lighted tube used to look at tissues inside the body -- can be used to insert a fibre optic cable, but other regions cannot be easily accessed by this way. For organs such as the brain or liver, the organ must be exposed by surgery before PDT can be used.

Wireless light switch

The NUS team's novel approach of enabling PDT to be used for the inner organs of the body is achieved by inserting a tiny wireless device at the target site, extending the spatial and temporal precision of PDT deep within the body.

The miniaturised device, which weighs 30 mg and is 15 mm3 in size, can be easily implanted, and uses a wireless powering system for light delivery. Once the device has been implanted at the target site, a specialised radio-frequency system wirelessly powers the device and monitors the light-dosing rate.

The team demonstrated the therapeutic efficacy of this approach by activating photosensitisers through thick tissues -- more than three centimetres -- inaccessible by direct illumination, and by delivering multiple controlled doses of light to suppress tumour growth.

"This novel approach enables ongoing treatment to prevent reoccurrence of a cancer, without additional surgery. The application of the technology can also be extended to many other light-based therapies, such as photothermal therapy, that face the common problem of limited penetration depth. We hope to bring these capabilities from bench to beside to provide new opportunities to shine light on human diseases," said Prof Zhang.

The team is now working on developing nanosystems for targeted delivery of photosensitisers. They are also coming up with minimally invasive techniques for implanting the wireless devices at the target site, and looking into integrating sensors to the device to monitor the treatment response in real-time.

This study was supported by the Singapore Ministry of Education's Tier 3 grant.

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Une équipe de scientifiques de l'Université nationale de Singapour (NUS) a mis au point un moyen de diffuser sans fil de la lumière dans les régions profondes du corps pour activer des médicaments sensibles à la lumière pour la thérapie photodynamique (PDT).

Alors que la PDT est un puissant traitement induit par la lumière contre le cancer , il est souvent limité aux cancers de surface en raison de la faible pénétration de la lumière à travers les tissus biologiques. Cette approche sans fil de la distribution de lumière permet d'utiliser la PDT sur les organes internes du corps avec un contrôle précis. Cette technologie pourrait permettre d'utiliser la PDT pour traiter un plus large éventail de cancers, tels que le cancer du et du .

L'étude a été menée par le professeur Zhang Yong et le professeur adjoint John Ho, respectivement du département de génie biomédical et du département de génie électrique et informatique de la faculté de génie de NUS. Les résultats de l'étude ont été publiés dans le journal scientifique Proceedings de l'Académie nationale des sciences (PNAS) le 29 janvier 2018.

Le professeur Ho a déclaré: «Notre approche de la distribution de lumière offrira des avantages significatifs pour le traitement des cancers avec PDT dans des régions précédemment inaccessibles.Alternativement, le minuscule dispositif implantable délivre des doses de lumière sur de longues échelles de temps d'une manière programmable et répétable. permettre aux thérapies d'être adaptées par le clinicien au cours du traitement. " Asst Prof Ho est également chercheur principal à l'Institut biomédical pour la recherche et la technologie en santé mondiale (BIGHEART) au NUS.

Comprendre la thérapie photodynamique

La PDT est une méthode de traitement qui utilise un médicament photosensible, appelé photosensibilisateur, qui est déclenché par une longueur d'onde spécifique de la lumière, pour produire une forme d'oxygène qui tue les cellules voisines. Cela fournit une approche de précision à la thérapie du cancer qui surmonte de nombreux effets secondaires du corps entier de médicaments classiques tels que la chimiothérapie. En plus de tuer directement les cellules cancéreuses, la PDT réduit ou détruit les tumeurs en endommageant les vaisseaux sanguins dans la tumeur, empêchant ainsi les cellules cancéreuses de recevoir les nutriments nécessaires. PDT peut également activer le système immunitaire pour attaquer les cellules tumorales.

Cependant, la TPD a jusqu'à présent été limitée au traitement des cancers de surface. Les sources lumineuses traditionnelles telles que les diodes électroluminescentes (DEL) ou les lasers peuvent être utilisées pour des tumeurs de surface, comme le cancer de la peau, mais la faible pénétration de la lumière à travers les tissus limite la profondeur à moins d'un centimètre. Pour la paroi interne de certains organes, comme l'œsophage, un endoscope - un tube mince et éclairé utilisé pour regarder les tissus à l'intérieur du corps - peut être utilisé pour insérer un câble à fibres optiques, mais d'autres régions ne peuvent pas être facilement accessibles. par ici. Pour les organes tels que le cerveau ou le foie, l'organe doit être exposé par une intervention chirurgicale avant que la TPD puisse être utilisée.

Interrupteur d'éclairage sans fil

L'approche novatrice de l'équipe NUS consistant à permettre l'utilisation de la PDT pour les organes internes du corps est réalisée en insérant un minuscule dispositif sans fil sur le site cible, étendant la précision spatiale et temporelle de la PDT au plus profond du corps.

Le dispositif miniaturisé, qui pèse 30 mg et a une taille de 15 mm3, peut facilement être implanté et utilise un système d'alimentation sans fil pour une distribution de lumière. Une fois que le dispositif a été implanté sur le site cible, un système radiofréquence spécialisé alimente le dispositif sans fil et surveille le taux de dosage de la lumière.

L'équipe a démontré l'efficacité thérapeutique de cette approche en activant les photosensibilisateurs à travers des tissus épais - plus de trois centimètres - inaccessibles par illumination directe, et en délivrant plusieurs doses contrôlées de lumière pour supprimer la croissance tumorale.

"Cette approche novatrice permet un traitement continu pour prévenir la réapparition d'un cancer, sans chirurgie supplémentaire.L'application de la technologie peut également être étendue à de nombreuses autres thérapies à base de lumière, telles que la thérapie photothermique, qui rencontrent le problème commun de profondeur de pénétration limitée. Nous espérons apporter ces capacités de laboratoire à côté pour fournir de nouvelles opportunités de faire la lumière sur les maladies humaines ", a déclaré le professeur Zhang.

L'équipe travaille actuellement sur le développement de nanosystèmes pour la livraison ciblée de photosensibilisateurs. Ils proposent également des techniques mini-invasives pour implanter les dispositifs sans fil sur le site cible, et cherchent à intégrer des capteurs à l'appareil pour surveiller la réponse au traitement en temps réel.

Cette étude a été soutenue par la subvention de niveau 3 du Ministère de l'éducation de Singapour.

For hundreds of years, Chinese calligraphers have used a plant-based ink to create beautiful messages and art. Now, one group reports in ACS Omega that this ink could noninvasively and effectively treat cancer cells that spread, or metastasize, to lymph nodes.

As cancer cells leave a tumor, they frequently make their way to lymph nodes, which are part of the immune system. In this case, the main treatment option is surgery, but this can result in complications. Photothermal therapy (PTT) is an emerging noninvasive treatment option in which nanomaterials are injected and accumulate in cancer cells. A laser heats up the nanomaterials, and this heat kills the cells. Many of these nanomaterials are expensive, difficult-to-make and toxic. However, a traditional Chinese ink called Hu-Kaiwen ink (Hu-ink) has similar properties to the nanomaterials used in PTT. For example, they are the same color, and are both carbon-based and stable in water. So Wuli Yang and colleagues wanted to see if Hu-ink could be a good alternative material for PTT.

The researchers analyzed Hu-ink and found that it consists of nanoparticles and thin layers of carbon. When Hu-ink was heated with a laser, its temperature rose by 131 degrees Fahrenheit, much higher than current nanomaterials. Under PPT conditions, the Hu-ink killed cancer cells in a laboratory dish, but under normal conditions, the ink was non-toxic. This was also the scenario observed in mice with tumors. The researchers also noted that Hu-ink could act as a probe to locate tumors and metastases because it absorbs near-infrared light, which goes through skin.

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Depuis des centaines d'années, les calligraphes chinois ont utilisé une encre à base de plantes pour créer de beaux messages et de l'art. Maintenant, un groupe rapporte dans ACS Omega que cette encre pourrait traiter de manière non invasive et efficace les cellules cancéreuses qui se propagent ou métastasent dans les ganglions lymphatiques.

Comme les cellules cancéreuses quittent une tumeur, elles se dirigent souvent vers les ganglions lymphatiques, qui font partie du système immunitaire. Dans ce cas, la principale option de traitement est la chirurgie, mais cela peut entraîner des complications. La thérapie photothermique (PTT) est une option de traitement non invasive émergente dans laquelle les nanomatériaux sont injectés et s'accumulent dans des cellules cancéreuses. Un laser chauffe les nanomatériaux, et cette chaleur tue les cellules. Beaucoup de ces nanomatériaux sont coûteux, difficiles à fabriquer et toxiques. Cependant, une encre chinoise traditionnelle appelée Hu-Kaiwen encre (Hu-ink) a des propriétés similaires aux nanomatériaux utilisés dans PTT. Par exemple, ils sont de la même couleur et sont tous deux à base de carbone et stables dans l'eau. Alors, Wuli Yang et ses collègues voulaient voir si Hu-ink pourrait être un bon matériau de rechange pour PTT.

Les chercheurs ont analysé Hu-ink et ont constaté qu'il se compose de nanoparticules et de couches minces de carbone. Lorsque Hu-ink a été chauffé avec un laser, sa température a augmenté de 131 degrés Fahrenheit, beaucoup plus élevé que les nanomatériaux actuels. Dans les conditions du PPT, l'Hu-ink a tué des cellules cancéreuses dans un plat de laboratoire, mais dans des conditions normales, l'encre n'était pas toxique. Ce fut aussi le scénario observé chez les souris atteintes de tumeurs. Les chercheurs ont également noté que Hu-ink pourrait servir de sonde pour localiser les tumeurs et les métastases car elle absorbe la lumière proche du rayon infrarouge, qui traverse la peau.

SWhen Kerstin Stenson, MD, describes the innovative technique she is helping develop to fight cancer, it seems like she's describing a Tom Clancy military espionage novel.

Stenson is treating patients with photoimmunotherapy, PIT for short, an experimental technique that combines the immune system's ability to target cancer cells precisely with laser energy's ability to destroy those cells. Like a high-tech weapon in a Clancy thriller, PIT delivers extremely precise, lethal payloads with minimum collateral damage.

"This treatment is so unique and promising because its cancer cell-killing power is so selective and immediate," says Stenson, director of Rush University Medical Center's Head and Neck Cancer Program. "It really is just like a guided missile."

Cold war spy novels like Clancy's that celebrate military technology aren't Stenson's first fiction choice, but she appreciates their parallels to her work when it comes to developing new weapons to fight an old enemy. Just as a hero needs to defeat the bad guys while also saving the hostages, PIT meets the fundamental challenge in defeating cancer: balancing the ability to destroy cancer cells while limiting the damage to surrounding tissue.

Delivering a payload, aiming a laser, and setting off an explosion

Photoimmunotherapy expands upon an existing therapy called photodynamic therapy, a two-step process that starts with a patient being injected with a specialized drug, called a photosensitizer, that's designed to accumulate in and near a cancerous tumor. Then doctors beam specific wavelengths of light at the tumor, causing the absorbed photosensitizer to produce a form of oxygen which kills nearby cells.

But in photoimmunotherapy, the photosensitizer is combined with a laboratory-produced antibody -- called a monoclonal antibody -- that specifically targets and binds with receptors found only on the surface of head and neck cancer cells. Administered intravenously, the photosensitizer/antibody combination -- referred to as a "payload drug" -- circulates throughout the patient's body, but only latches onto head and neck cancer cells.

The next day, Stenson affixes tiny, laser-optic fibers near the surface of the tumor. If the tumor is difficult to reach, she threads the fibers through small catheters directly into the tumor. Then the laser light energy is beamed through the fibers, hitting the photosensitizer target. The laser sets off molecular-level explosions that weaken the cancer cell walls, allowing water molecules contained in the surrounding tissue to rush in until cancer cells burst.

"Almost immediately, you can see the tumor start dying. It turns white and melts away," Stenson says. Because the payload drug remains inert unless activated by a specific wavelength of light that doesn't damage human tissue, destroying the cancer cells causes almost no damage to surrounding cells. "The drug/dye combination (the monoclonal antibody combined with the photosensitizer) is not toxic until activated by near infrared light, thus is very safe from a systemic perspective," Stenson explains.

By comparison, patients treated with conventional photodynamic therapy, PIT's predecessor, must avoid strong sunlight for several months because tiny amounts of photosensitizer that remain in their systems could be activated by the sunlight, causing a severe sunburn.

PIT provides option after other treatments have failed

Stenson is leading a clinical trial that is testing the safety and effectiveness of PIT for patients whose head and neck cancer is not responding to radiation or chemotherapy, or when surgery is not feasible due to a tumor's hard to access location. "Getting inside the cancer cell means we can get systemic treatment locally more than any other treatment," she says, adding that PIT is the most exciting and promising therapy she has ever been involved with.

The study is sponsored and funded by Aspyrian Therapeutics, the biotechnology firm that created the monoclonal antibody conjugate, RM-1929, and secured the exclusive license for the technology from the National Cancer Institute, which developed the original photoimmuno therapy technology.

"Photoimmunotherapy is a first-in-class treatment platform designed to provide an option for patients whose head and neck cancer has failed standard of care treatments," says Merrill Biel, MD PhD, who developed the PIT clinical trial program and recruited Stenson and Rush to be one of the five participant sites in the safety and effectiveness study. "Chemo has not worked, radiation has not worked. Surgery can't help them." Rush is the only center in Illinois offering this treatment.

He asked Stenson to participate because of her national reputation in the field of head and neck cancer care. "She is known across the country for developing cutting-edge, innovative and life-saving treatments that advance our field and offer hope to patients who've run out of options," he says. "Her expertise and insight have been a great addition."

PIT could be treatment for other types of cancers.

Beyond the exciting potential of PIT as a very effective therapy for head and neck cancer, it has great potential for treating other forms of cancer and as a combination therapy with immune-modulation chemotherapy. "We hope that once we prove the safety and effectiveness of this treatment specifically for head and neck cancer, the photosensitizer could be combined with immune stimulating drugs that target other forms of cancer," Stenson says.

Because PIT therapy seems to work so precisely and quickly, there also may be great potential in combining the approach with surgery. Even when a cancer surgeon successfully removes a cancerous tumor, some cancer cells invariably remain in the surrounding tissue and are a danger to spread, which is why cancer surgery often is followed by chemotherapy. Since surgery makes those areas temporarily accessible, PIT's one-two punch of light energy-activated targeted therapy might greatly reduce the chance that the cancer redevelops.

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SWhen Kerstin Stenson, MD, décrit la technique innovante qu'elle aide à développer pour lutter contre le cancer, il semble qu'elle décrit un roman d'espionnage militaire Tom Clancy.

Stenson traite des patients avec la photoimmunotherapie PIT, une technique expérimentale qui combine la capacité du système immunitaire à cibler les cellules cancéreuses précisément avec la capacité de l'énergie laser à détruire ces cellules. Comme une arme de haute technologie dans un thriller de Clancy, PIT fournit des charges utiles extrêmement précises et létales avec des dommages collatéraux minimes.

«Si ce traitement est si unique et prometteur, c'est que son pouvoir de destruction des cellules cancéreuses est tellement sélectif et immédiat», déclare Stenson, directeur du Centre de recherche médicale du Centre médical de Rush. "C'est vraiment comme un missile guidé."

Les romans d'espionnage de la guerre froide comme Clancy's qui célèbrent la technologie militaire ne sont pas le premier choix de fiction de Stenson, mais elle apprécie leurs parallèles avec son travail lorsqu'il s'agit de développer de nouvelles armes pour combattre un vieil ennemi. Tout comme un héros doit vaincre les méchants tout en sauvant les otages, le PIT répond au défi fondamental dans la lutte contre le cancer: équilibrer la capacité de détruire les cellules cancéreuses tout en limitant les dommages aux tissus environnants.

Livrer une charge utile, viser avec un laser et déclencher une explosion

La photoimmunotherapie a été développée sur une thérapie existante appelée thérapie photodynamique, un processus en deux étapes qui commence avec un patient injecté avec un médicament spécialisé, appelé un photosensibilisateur, qui est conçu pour s'accumuler dans et près d'une tumeur cancéreuse. Ensuite, les médecins projettent des longueurs d'onde spécifiques de la lumière sur la tumeur, ce qui provoque que le photosensibilisateur absorbe et produir une forme d'oxygène qui tue les cellules voisines.

Mais en photo-immunothérapie, le photosensibilisateur est combiné avec un anticorps produit en laboratoire - appelé anticorps monoclonal - qui cible spécifiquement et se lie à des récepteurs se trouvant seulement à la surface des cellules cancéreuses de la tête et du . Administrée par voie intraveineuse, la combinaison photosensibilisant / anticorps - appelée «médicament de charge utile» - circule dans tout le corps du patient, mais ne se verrouille que sur les cellules cancéreuses de la tête et du cou.

Le lendemain, Stenson fixe de minuscules fibres optiques à proximité de la surface de la tumeur. Si la tumeur est difficile à atteindre, elle enfile les fibres par de petits cathéters directement dans la tumeur. Ensuite, l'énergie de la lumière laser est rayonnée à travers les fibres, frappant la cible du photosensibilisateur. Le laser déclenche des explosions de niveau moléculaire qui affaiblissent les parois des cellules cancéreuses, permettant aux molécules d'eau contenues dans le tissu environnant de se précipiter jusqu'à ce que les cellules cancéreuses éclatent.

«Presque immédiatement, vous pouvez voir la tumeur commencer à mourir. Elle devient blanche et se dissipe», dit Stenson. Parce que le médicament de charge utile reste inerte à moins d'être activé par une longueur d'onde spécifique de la lumière qui n'endommage pas les tissus humains, la destruction des cellules cancéreuses ne cause presque aucun dommage aux cellules environnantes. "La combinaison médicament / colorant (l'anticorps monoclonal combiné avec le photosensibilisateur) n'est toxique qu'activée par la lumière proche de l'infrarouge, ce qui est très sûr d'un point de vue systémique", explique Stenson.

Par comparaison, les patients traités par la thérapie photodynamique traditionnelle, le prédécesseur de la PIT, doivent éviter la forte lumière solaire pendant plusieurs mois car de petites quantités de photosensibilisant qui restent dans leurs systèmes pourraient être activées par la lumière du soleil, causant un grave coup de soleil.

PIT offre une option après que les autres traitements ont échoué

Stenson mène un essai clinique qui met à l'essai l'innocuité et l'efficacité du PIT pour les patients dont le cancer de la tête et du cou ne réagit pas aux radiothérapies ou à la chimiothérapie ou lorsque la chirurgie n'est pas réalisable en raison d'un accès difficile à une tumeur. «Le fait d'entrer dans la cellule cancéreuse signifie que nous pouvons obtenir un traitement systémique local plus que n'importe quel autre traitement», dit-elle, ajoutant que PIT est la thérapie la plus excitante et prometteuse avec laquelle, elle ait jamais été impliqué.

L'étude est parrainée et financée par Aspyrian Therapeutics, l'entreprise de biotechnologie qui a créé le conjugué d'anticorps monoclonal, RM-1929, et a obtenu la licence exclusive de la technologie de l'Institut national du cancer, qui a développé la technologie de photoimmunothérapie originale.

«La photo-immunothérapie est une plate-forme de traitement de première classe conçue pour fournir une option pour les patients dont le cancer de la tête et du cou a échoué des traitements standard», explique Merrill Biel, MD PhD, qui a développé le programme d'essai clinique PIT et recruté Stenson et Rush Pour être l'un des cinq sites participant à l'étude sur l'innocuité et l'efficacité. "La chimio n'a pas fonctionné, le rayonnement n'a pas fonctionné. La chirurgie ne peut pas les aider." Rush est le seul centre de l'Illinois offrant ce traitement.

Il a demandé Stenson de participer en raison de sa réputation nationale dans le domaine des soins du cancer de la tête et du cou. «Elle est connue dans tout le pays pour le développement de traitements de pointe, novateurs et de sauvetage qui font progresser notre domaine et offrir de l'espoir aux patients qui ont manqué d'options», dit-il. "Son expertise et sa perspicacité ont été un excellent ajout."

Le PIT pourrait être un traitement pour d'autres types de cancers.

Au-delà du potentiel passionnant de PIT comme une thérapie très efficace pour le cancer de la tête et du cou, il a un grand potentiel pour le traitement d'autres formes de cancer et comme une thérapie de combinaison avec la chimiothérapie de modulation immunitaire. «Nous espérons qu'une fois que nous prouverons l'innocuité et l'efficacité de ce traitement spécifiquement pour le cancer de la tête et du cou, le photosensibilisateur pourrait être combiné avec des médicaments immunostimulants qui ciblent d'autres formes de cancer», explique Stenson.

Parce que la thérapie PIT semble fonctionner avec précision et rapidité, il peut également y avoir un grand potentiel en combinant l'approche avec la chirurgie. Même lorsqu'un chirurgien cancéreux élimine avec succès une tumeur cancéreuse, certaines cellules cancéreuses restent invariablement dans les tissus environnants et sont un danger de propagation, c'est pourquoi la chirurgie du cancer est souvent suivie par la chimiothérapie. Puisque la chirurgie rend ces zones temporairement accessibles, Le traitement de PIT de lumière activée par l'énergie pourrait réduire considérablement les chances que le cancer revienne.

The work by Prof. Tae-Hyuk Kwon (School of Natural Science) at Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST), South Korea has presented a new cancer treatment that uses red lights to target and kill cancer cells alternatively without surgery.

The new study, by researchers from UNIST demonstrates a more holistic light-based treatment to nuke cancer cells instead of surgery. The results, reported in the September issue of the Journal of the American Chemical Society (JACS), could open up new avenues of research in cancer treatment.

This research has been jointly conducted by Prof. Tae-Hyuk Kwon (School Natural Science), Prof. Mi Hee Lim (School of Natural Science), and Prof. Hyun-Woo Rhee (School of Natural Science), and eight other researchers at UNIST.

The study focuses on Iridium(III) complexes as promising novel agents for photodynamic therapy (PDT), a treatment that selectively wipes out cancerous cells without harming surrounding tissue.

It also provides a careful analysis of reactive oxygen species (ROS) production process, as well as the therapeutic effects of specific wavelengths of different colors of light on cancer cells. It turns out that these Iridium(III)-based materials that utilize red lights attack the cancer cells more effectively and eventually lead to the cell death.

The PDT uses special drugs, called photosensitizers (PSs) in combination with harmless visible light to kill cancer cells. Upon activation by light, a PS produces a form of oxygen that display selective cancer cell killing behaviors. However, to date, the detailed mechanisms and direct involvement in PDT have not been revealed clearly.

In the study, Prof. Kwon and his colleagues developed a number of PSs for PDT. The results show that red-light-absorbing PSs with longer wavelengths significantly accelerated ROS production compared to blue and green lights of shorter wavelengths.

Jung Seung Nam (Combined M.S./Ph.D. student of Nature Science, UNIST), the first author of the study states, "These newly-developed Iridium(III) complexes not only induce enhanced production of ROS, but they are also effective at killing cancer cells." He adds, "Using infrared light that penetrate deep into the human body, we are now capable of killing deep cancer tumors without damaging healthy tissue."

To further understand the exact mechanism of apoptotic cell death, the research team characterized the modes of action for Iridium(III) complexes for both protein cross-linking and protein oxidation, using mass spectrometry (MS).

They report that "In living cells, the damage was predominantly found in proteins near the endoplasmic reticulum (ER) and mitochondria with significant association to cell death pathways. Therefore, these Iridium(III) complexes efficiently functioned as PDT agents in cancer cells."

The team expects that their Iridium(III) complexes could be used for additive-free photo-cross-linking in other fields beyond PDT. With further research, this novel agents could conceivably used to treat a wide range of human cancers, researchers say. This study has been supported by the UNIST Alzheimer's Disease research fund.

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Il s'agit d'un travail du docteur Tae-Hyuk Kwon (École des sciences naturelles) à l'institut national Ulsan des sciences et de la technologie (UNIST), la Corée du Sud a présenté un nouveau traitement du cancer qui utilise la lumière rouge pour cibler et tuer les cellules cancéreuses alternativement sans chirurgie.

La nouvelle étude, par des chercheurs de UNIST démontre un traitement plus holistique à base de lumière des cellules cancéreuses qui se ferait à la place de la chirurgie. Les résultats, rapportés dans le numéro de Septembre du Journal de l'American Chemical Society (JACS), pourraient ouvrir de nouvelles pistes de recherche dans le traitement du cancer.

Cette recherche a été menée conjointement par le Prof. Tae-Kwon Hyuk (École des sciences naturelles), le Prof. Mi Hee Lim (École des sciences naturelles), et le professeur Hyun-Woo Rhee (École des sciences naturelles), et huit autres chercheurs de l'UNIST.

L'étude porte sur l'Iridium (III) complexes en tant que nouvel agent prometteur pour la thérapie photodynamique (PDT), un traitement qui élimine sélectivement les cellules cancéreuses sans endommager les tissus environnants.

L'étude fournit également une analyse minutieuse du processus de production des espèces réactives de l'oxygène (ROS), ainsi que les effets thérapeutiques des longueurs d'onde spécifiques de différentes couleurs de la lumière sur les cellules cancéreuses. Il se trouve que ces matériaux à base de Iridium (III) qui utilisent des lumières rouges attaquent les cellules cancéreuses plus efficacement et finalement les conduisent à la mort cellulaire.

Le PDT utilise des médicaments spéciaux, appelés photosensibilisants (PSS) en combinaison avec la lumière visible sans danger pour tuer les cellules cancéreuses. Lors de l'activation par la lumière, un PS produit une forme d'oxygène qui tuent sélectivement des cellules cancéreuses. Cependant, à ce jour, les mécanismes détaillés et une implication directe de la PDT n'a pas été révélé clairement.

Dans l'étude, le professeur Kwon et ses collègues ont développé un certain nombre de PSs pour la PDT. Les résultats montrent que les PSs qui absorbent des longueurs d'onde de la lumière rouge accélère de manière significative la production de ROS par rapport aux lumières bleues et vertes de longueurs d'onde plus courtes.

Jung Seung Nam (MS combiné / Ph.D. Étudiante de la Nature Science, UNIST), le premier auteur de l'étude affirme: «Ces Iridium (III) nouvellement développés non seulement induisent une production accrue de ROS, mais ils sont aussi efficaces pour tuer les cellules cancéreuses ". Il ajoute: «En utilisant la lumière infrarouge qui pénètre profondément dans le corps humain, nous sommes maintenant capables de tuer les tumeurs cancéreuses profondes sans endommager les tissus sains."

Pour mieux comprendre le mécanisme exact de la mort cellulaire apoptotique, l'équipe de recherche a caractérisé les modes d'action pour Iridium (III) complexes à la fois pour la réticulation des protéines et de l'oxydation des protéines, en utilisant la spectrométrie de masse (MS).

Ils signalent que «Dans les cellules vivantes, les dommages ont été principalement trouvés dans les protéines près du réticulum endoplasmique (ER) et les mitochondries avec une association significative au chemin celllulaire de la voie de la mort. Par conséquent, ces Iridium (III) complexes peuvent efficacement fonctionné comme agents PDT dans les cellules cancéreuses."

L'équipe prévoit que leur Iridium (III) pourrait être utilisé pour sans additif dans d'autres domaines au-delà de la PDT. Avec d'autres recherches, ce nouvel agent pourrait éventuellement être utilisé pour traiter un large éventail de cancers humains, affirment les chercheurs. Cette étude a été soutenue par le fonds de la recherche sur la maladie d'Alzheimer UNIST.

Matthew Gdovin, an associate professor in the UTSA Department of Biology, has developed a newly patented method to kill cancer cells. His discovery, described in a new study in The Journal of Clinical Oncology, may tremendously help people with inoperable or hard-to-reach tumors, as well as young children stricken with cancer.

Gdovin's top-tier research involves injecting a chemical compound, nitrobenzaldehyde, into the tumor and allowing it to diffuse into the tissue. He then aims a beam of light at the tissue, causing the cells to become very acidic inside and, essentially, commit suicide. Within two hours, Gdovin estimates up to 95 percent of the targeted cancer cells are dead.

"Even though there are many different types of cancers, the one thing they have in common is their susceptibility to this induced cell suicide," he said.

Gdovin tested his method against triple negative breast cancer, one of the most aggressive types of cancer and one of the hardest to treat. The prognosis for triple negative breast cancer is usually very poor. After one treatment in the laboratory, he was able to stop the tumor from growing and double chances of survival in mice.

"All forms of cancer attempt to make cells acidic on the outside as a way to attract the attention of a blood vessel, which attempts to get rid of the acid," he said. "Instead, the cancer latches onto the blood vessel and uses it to make the tumor larger and larger."

Chemotherapy treatments target all cells in the body, and certain chemotherapeutics try to keep cancer cells acidic as a way to kill the cancer. This is what causes many cancer patients to lose their hair and become sickly. Gdovin's method, however, is more precise and can target just the tumor.

In the past two years, he's developed his photodynamic cancer therapy to the point where it's non-invasive. It now requires just an injection of the nitrobenzaldehyde fluid followed by a flash of an ultraviolet light to cause the cancer-killing reaction. Gdovin has now begun to test the method on drug-resistant cancer cells to make his therapy as strong as possible. He's also started to develop a nanoparticle that can be injected into the body to target metastasized cancer cells. The nanoparticle is activated with a wavelength of light that it can pass harmlessly through skin, flesh and bone and still activate the the cancer-killing nanoparticle.

Gdovin hopes that his non-invasive method will help cancer patients with tumors in areas that have proven problematic for surgeons, such as the brain stem, aorta or spine. It could also help people who have received the maximum amount of radiation treatment and can no longer cope with the scarring and pain that goes along with it, or children who are at risk of developing mutations from radiation as they grow older.

"There are so many types of cancer for which the prognosis is very poor," he said. "We're thinking outside the box and finding a way to do what for many people is simply impossible."

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Matthew Gdovin, professeur agrégé au Département de biologie UTSA, a développé une nouvelle méthode brevetée pour tuer les cellules cancéreuses. Sa découverte, décrite dans une nouvelle étude dans le Journal of Clinical Oncology, peut énormément aider les gens atteints de tumeurs inopérables ou difficiles à atteindre, ainsi que les jeunes enfants atteints de cancer.

La recherche de Gdovin consiste à injecter un composé chimique, le nitrobenzaldéhyde, dans la tumeur et en lui permettant de se diffuser dans le tissu. Il vise alors le tissu avec un faisceau de lumière, ce qui provoque les cellules à devenir très acide à l'intérieur et, pour l'essentiel, de se suicider. En deux heures, Gdovin estime que jusqu'à 95 pour cent des cellules cancéreuses ciblées sont mortes.

«Même si il y a beaucoup de différents types de cancers, la seule chose qu'ils ont en commun est leur susceptibilité à ce suicide cellulaire induit," at-il dit.

Gdovin a testé sa méthode contre le cancer du triple négatif, l'un des types les plus agressives de cancer et l'un des plus difficiles à traiter. Après un traitement en laboratoire, il a été en mesure d'arrêter la tumeur de croître et de doubler les chances de survie chez les souris.

«Toutes les formes de cancer essaient de se débarasser des cellules acides et les mettent à l'extérieur comme moyen d'attirer l'attention d'un vaisseau sanguin, pour tenter de s'en débarrasser " at-il dit. "Au lieu de cela, le cancer se verrouille sur le vaisseau sanguin et l'utilise pour rendre la tumeur de plus en plus grande."

Les traitements de chimiothérapie ciblent toutes les cellules dans le corps, et certaines chimiothérapies essaient de garder les cellules cancéreuses acide comme moyen de tuer le cancer. C'est ce qui provoque de nombreux patients atteints de cancer à perdre leurs cheveux et devenir malade. La méthode de Gdovin, cependant, est plus précise et permet de cibler uniquement la tumeur.

Au cours des deux dernières années, il a développé sa thérapie photodynamique du cancer au point où elle est non-invasive. Il faut maintenant juste une injection du fluide de nitrobenzaldéhyde suivi d'un éclair d'une lumière ultraviolette pour provoquer la réaction tuant le cancer. Gdovin a maintenant commencé à tester la méthode sur les cellules cancéreuses résistantes aux médicaments pour rendre sa thérapie aussi forte que possible. Il a également commencé à développer une nanoparticule qui peut être injecté dans le corps pour cibler les cellules cancéreuses métastasées. La nanoparticule est activé avec une longueur d'onde de la lumière qui peut passer sans danger à travers la peau, la chair et les os et toujours activer la nanoparticule tuant le cancer.

Gdovin espère que sa méthode non-invasive aidera les patients atteints de cancer avec des tumeurs dans les zones qui se sont avérés problématiques pour les chirurgiens, comme le tronc cérébral, de l'aorte ou la colonne vertébrale. Il pourrait aussi aider les gens qui ont reçu le montant maximal de la radiothérapie et ne peut plus faire face à la cicatrisation et la douleur qui va de pair avec elle, ou les enfants qui sont à risque de développer des mutations de rayonnement à mesure qu'ils vieillissent.

"Il y a tellement de types de cancer dont le pronostic est très pauvre," dit-il. "Nous pensons en dehors de la boîte pour trouver un moyen de faire ce que pour beaucoup de gens est tout simplement impossible."

A new optogenetic technology developed by scientists at the University of Massachusetts Medical School and Texas A&M Health Science Center Institute of Biosciences & Technology, called optogenetic immunomodulation, is capable of turning on immune cells to attack melanoma tumors in mice. Using near-infrared light, researchers have shown they can selectively activate an immune response by controlling the flow of calcium ions into the cell. This breakthrough could lead to less invasive, and more controlled and selective immunotherapies for cancer treatment.

"This is the first time anybody has used optogenetic techniques to stimulate the immune system, much less to fight cancer cells," said study author Gang Han, PhD, assistant professor of biochemistry & molecular pharmacology at UMass Medical School. "The advantage an optogentic approach has over other immunotherapies, which typically activate global immune responses, is that we now have the tools to closely monitor the dose and location of the treatment to mitigate potential side effects to healthy tissues."

Neuroscientists have been using optogenetics, which combine recent breakthroughs in both optical technology and genetics, to stimulate the activity of individual neurons in animals using light. Nerve cells are engineered with light-sensitive proteins that allow researchers to send or stop sending nerve impulses when they are exposed to a particular color of light. This has allowed researchers to map and decode neural circuitry in live animals.

Adapting this technology for use in other cells has proved challenging. Optogenetic technologies targeting neurons rely on the electrical impulses these cells use to quickly transmit messages. Other cells use different, and more diverse, methods of communicating, making them more difficult to turn on and off. These cells are also typically found deeper in the body where it is difficult for light to penetrate.

Dr. Han, in collaboration with Yubin Zhou, PhD, assistant professor at the Center for Translational Cancer Research at the Texas A&M Health Science Center Institute of Biosciences & Technology, approached these problems by focusing on the flow of calcium ions into cells as a potential on/off switch and using specially designed up-conversion nanoparticles to activate them. Details of the technology were published in eLife.

Dr. Zhou and his team genetically engineered dendritic cells with a light-sensitive calcium gate-controlling protein. When exposed to blue light, the calcium ion gates on the dendritic cell open and it is activated. (Once activated, the dendritic cells are responsible for programming T-cells that than attack infected or cancerous cells.) When the light is turned off, the gates close and the dendritic cells turn off.

To reach immune cells in a live animal, Han attached to the cells a nanoparticle he developed that converts near-infrared light into visible blue light. Unlike blue light, near-infrared light can penetrate tissue to a depth of two centimeters. When the near-infrared light hits the nanoparticle inside the animal it converts it to blue light. This, in turn, activates the light sensitive protein controlling the flow of calcium to the cell.

The light-sensitive cells and nanoparticles, called opto-CRAC, were then delivered with the tumor antigen surrogate ovalbumin to mice with melanoma tumors in their lymph nodes to see if an immune response could be activated to target cancer cells. A tumor antigen, such as ovalbumin, is needed to program newly activated T-cells with their intended target.

"When we exposed a near-infrared laser beam to these animal models injected with both the nanoparticle and the genetically engineered immune cells, this caused calcium channels on the dendritic cells to open and we saw a corresponding increase in the number of T-cells that were activated," said Han.

"More importantly," said Han, "we saw significantly suppressed tumor growth and reduced tumor volume in these animals. This suggests that the activated dendritic cells were successfully programming T-cells to attack the tumor."

One advantage of this method is that researchers can finely tune which cells are activated and in what part of the body. This specificity could potentially reduce system-wide side effects often seen with other targeted cancer immunotherapies.

It's also likely that this technique can be adapted to study other immune, heart, endocrine or hematopoietic cells. "Any cell that used calcium to perform its task could potentially be activated using this newly developed technology," said Han. "The flexibility of this system means it can be adapted to explore other cellular processes while minimally interfering with other physiological or biological functions."

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Une nouvelle technologie optogenetic appelée immunomodulation optogenetic, est capable d'allumer les cellules immunitaires pour attaquer les tumeurs du mélanome chez les souris.

En utilisant de la lumière du proche infrarouge, les chercheurs ont démontré qu'ils peuvent activer de manière sélective une réponse immunitaire en contrôlant le flux des ions calcium dans la cellule. Cette percée pourrait mener à des immunothérapies moins invasives et plus contrôlées et sélectives pour le traitement du cancer.

"Ceci est la première fois que quelqu'un utilise des techniques optogénétiques pour stimuler le système immunitaire, beaucoup moins pour combattre les cellules cancéreuses», a déclaré l'auteur de l'étude Han Gang, PhD, professeur assistant de biochimie et de pharmacologie moléculaire à UMass Medical School. "L'avantage de l'approche optogenetique a sur plusieurs autres immunothérapies, qui activent aussi les réponses immunitaires globales, est que nous avons maintenant les outils pour surveiller étroitement la dose et l'emplacement du traitement pour atténuer les effets secondaires potentiels aux tissus sains."

Les neuroscientifiques ont utilisé l'optogénétique, qui combine à la fois des récentes percées de la technologie optique et de la génétique, pour stimuler l'activité des neurones individuels chez les animaux à l'aide de la lumière. Les cellules nerveuses sont conçus avec des protéines sensibles à la lumière qui permettent aux chercheurs d'envoyer ou de cesser d'envoyer des impulsions nerveuses quand ils sont exposés à une couleur particulière de la lumière. Cela a permis aux chercheurs de cartographier et de décoder les circuits neuronaux des animaux vivants.

Adapter cette technologie pour une utilisation dans d'autres cellules s'est révélée difficile. Les technologies ciblant les neurones comptent sur les impulsions électriques que ces cellules utilisent pour transmettre rapidement des messages. D'autres cellules utilisent différentes méthodes de communication, et plus diversifiés, ce qui les rend plus difficiles à allumer et éteindre. Ces cellules sont également typiquement trouvés plus profondément dans le corps où il est difficile à la lumière de pénétrer.

M. Han, en collaboration avec Yubin Zhou, Ph.D. a approché ces problèmes en se concentrant sur le flux d'ions calcium dans les cellules comme un potentiel interrupteur marche/arrêt et en utilisant des nanoparticules spécialement conçus pour les activer. Les détails de la technologie ont été publiés dans eLife.

Dr Zhou et son équipe a génétiquement modifé les cellules dendritiques avec une protéine sensible à la lumière controlée par des portes de calcium. Lorsqu'elles sont exposés à la lumière bleue, les portes d'ions calcium sur la cellule dendritique sont ouvertes et elle est activée. (Une fois activé, les cellules dendritiques sont responsables de cellules T de programmation qui attaquent les cellules cancéreuses ou l'infection.) Lorsque la lumière est éteinte, les portes se ferment et les cellules dendritiques sont éteintes.

Pour atteindre les cellules immunitaires dans un animal vivant, Han a attaché aux cellules une nanoparticule qu'il a développée et qui convertit la lumière proche infrarouge en lumière bleue visible. Contrairement à la lumière bleue, la lumière proche infrarouge peut pénétrer les tissus à une profondeur de deux centimètres. Lorsque la lumière proche infrarouge frappe la nanoparticule à l'intérieur de l'animal il le convertit à la lumière bleue. Ceci, à son tour, active la protéine sensible à la lumière qui commande le flux de calcium dans la cellule.

Les cellules et les nanoparticules sensibles à la lumière, appelés opto-CRAC, ont ensuite été livrés avec l'antigène tumoral de substitution pour l'ovalbumine des souris avec des tumeurs de mélanome dans les ganglions lymphatiques pour voir si une réponse immunitaire pourrait être activé pour cibler les cellules cancéreuses. Un antigène de tumeur, tels que l'ovalbumine, est nécessaire pour programmer les cellules T nouvellement activées sur leur objectif.

"Lorsque nous avons exposé un faisceau proche infrarouge laser pour ces modèles animaux injectés avec à la fois la nanoparticule et les cellules immunitaires génétiquement modifiés, cela a causé que les canaux calciques sur les cellules dendritiques se sont ouverts et que nous avons vu une augmentation correspondante du nombre de cellules T qui ont été activées ", a déclaré Han.

"Plus important encore", a déclaré Han, "nous avons vu supprimé de manière significative la croissance de la tumeur et le volume de la tumeur réduite chez ces animaux. Ceci suggère que les cellules dendritiques activées ont été produit suffisamment de cellules T pour attaquer la tumeur."

Un avantage de cette méthode est que les chercheurs peuvent régler finement lequelles des cellules sont activées et en quelle partie de corps. Cette spécificité pourrait potentiellement réduire les effets secondaires systémiques souvent observés avec d'autres immunothérapies ciblées du cancer.

Il est également probable que cette technique peut être adaptée pour étudier d'autres cellules immunitaires, cardiaques, hématopoïétiques ou endocriniens. "Toute cellule qui sert de calcium pour accomplir sa tâche pourrait être activé à l'aide de cette nouvelle technologie», a déclaré Han. "La souplesse de ce système signifie qu'il peut être adapté pour explorer d'autres processus cellulaires tout en interférant avec très peu d'autres fonctions physiologiques ou biologiques."

Researchers at Oregon State University today announced an important advance in the field of cancer imaging and phototherapy, using a single-agent system that may ultimately change the efficacy of cancer surgery and treatment around the world.

The newest approach developed at OSU uses a single chemical compound, silicon naphthalocyanine, that has both diagnostic and therapeutic value. It makes cancer cells glow when exposed to near-infrared light, so a surgeon can identify the cancer and more effectively remove it. At the same time, this compound creates heat and reactive oxygen species within any remaining cancer cells, killing them.

In tests completed with laboratory animals, tumors were completely eradicated without side effects, and did not return.

The findings were presented today at the annual meeting of the American Association of Pharmaceutical Scientists in Orlando, Fla., and were also recently published in Chemistry of Materials, a publication of the American Chemical Society.

When perfected, researchers believe that the evolving field of phototherapy may become a new and promising addition to the three primary ways that most cancer is treated today: surgery, radiation and/or chemotherapy.

Phototherapy clearly has the potential to make some of those approaches more effective than they already are. Since this is a different form of therapy, however, it may have special value with cancers that have formed resistance to chemotherapeutic drugs, or present other problems that can't be managed with existing therapies.

"We've now developed an improved formulation that's biodegradable, simple, robust and reproducible," said Olena Taratula, a research assistant professor in the Oregon State University/Oregon Health & Science University College of Pharmacy, and lead author on the published study.

"This system that can make cancer cells glow is like giving the surgeon an extra pair of eyes," she said. "And the compound we're working with now is inexpensive and appears effective at killing any cancer cells that remain."

Research so far has studied ovarian cancers in laboratory animals, but the researchers said that conceptually the treatment may also be useful for other solid tumors. There were no apparent side effects on animals tested.

The system that helps deliver the silicon naphthalocyanine to cancer cells is an alternative to a dendrimer-based delivery system reported earlier this year, and uses a copolymer called PEG-PCL as the biodegradable carrier. The carrier causes the silicon naphthalocyanine to accumulate selectively in cancer cells and reach a maximum level in them after about one day, at which point surgery and phototherapy treatment would be done. The compounds are then naturally and completely excreted from the body.

"A single-agent based system is simple and very good at targeting only cancer tumors and should significantly improve outcomes," said Oleh Taratula, an assistant professor in the Oregon State University/Oregon Health & Science University College of Pharmacy, who presented this work today at the American Association of Pharmaceutical Scientists. "It's small, nontoxic and highly efficient."

In continued research with the OSU College of Veterinary Medicine, the treatment will be used on dogs with actual cancerous tumors, before eventually moving on to human clinical trials.

Collaborators on the research include Oleh Taratula and Adam Alani, the corresponding authors and assistant professors in the OSU College of Pharmacy; and Shay Bracha, a veterinary oncologist, and Milan Milovancev, a veterinary surgeon from the OSU College of Veterinary Medicine. The work has been supported by the OSU College of Pharmacy, the OSU Venture Development Fund, OSU General Research Fund and the Medical Research Foundation of the Oregon Health & Science University.

"Our strategy provides cancer imaging with a single-agent theranostic nanoplatform and subsequent phototherapeutic treatment with great potential for clinical translation," the researchers wrote in their conclusion.


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Des chercheurs de l'Oregon State University a annoncé aujourd'hui une avancée importante dans le domaine de l'imagerie du cancer et de la photothérapie, en utilisant un système simple agent qui peut finalement changer l'efficacité de la chirurgie du cancer et le traitement dans le monde entier.

Le plus récent approche développée à l'OSU utilise un composé chimique simple, naphtalocyanine de silicium, qui possède à la fois la valeur diagnostique et thérapeutique. Il fait que les cellules cancéreuses rougeoient lorsqu'elles sont exposées à la lumière proche infrarouge, de sorte qu'un chirurgien peut identifier le cancer et plus efficacement et l'enlever. Dans le même temps, ce composé crée de la chaleur et des espèces oxygénées réactives à l'intérieur de toutes les cellules cancéreuses restantes, et les tuent.

Dans les tests complétés avec des animaux de laboratoire, les tumeurs ont été complètement éradiqué sans effets secondaires, et ne sont pas revenus.

Les résultats ont été présentés aujourd'hui à la réunion annuelle de l'American Association of Pharmaceutical Scientists à Orlando, Fla., Et ont également été récemment publiés dans Chemistry of Materials, une publication de l'American Chemical Society.

Lorsque perfectionné, les chercheurs croient que l'évolution du domaine de la photothérapie peut devenir un nouveau champs prometteur en plus des trois principaux avec lesquels la plupart des cancers sont traités aujourd'hui: la chirurgie, la radiothérapie et / ou la chimiothérapie.

La photothérapie a clairement le potentiel de rendre certaines de ces approches plus efficaces qu'elles ne le sont déjà. Parce que c'est une autre forme de thérapie, cependant, il peut avoir une valeur particulière pour les cancers qui ont formés une résistance aux médicaments chimiothérapeutiques, ou qui présentent d'autres problèmes qui ne peuvent être gérés avec des thérapies existantes.

"Nous avons maintenant développé une formulation améliorée qui est biodégradable, simple, robuste et reproductible", a déclaré Olena Taratula, un professeur assistant de recherche à l'Université / Oregon Health & Science University College Oregon State de la pharmacie, et auteur principal de l'étude publiée.

"Ce système qui peut rendre les cellules cancéreuses luisantes c'est comme donner le chirurgien une paire supplémentaire d'yeux," dit-elle. "Et le composé avec lequele nous travaillons est peu coûteux et semble efficace pour tuer les cellules cancéreuses qui restent."

La recherche jusqu'ici a étudié des cancers de l'ovaire chez les animaux de laboratoire, mais les chercheurs ont dit que conceptuellement le traitement peut également être utile pour d'autres tumeurs solides. Il n'y avait pas d'effets secondaires apparents sur les animaux testés.

Le système qui permet de fournir la naphtalocyanine de silicium pour les cellules cancéreuses est une alternative à un système de délivrance à base de dendrimères rapporté plus tôt cette année, et utilise un copolymère appelé PEG-PCL comme support biodégradable. Le support entraîne la naphtalocyanine de silicium à accumuler de manière sélective dans les cellules cancéreuses et d'atteindre un niveau maximal dans environ une journée, au cours de laquelle journée, à ce moment-là la chirurgie et le traitement de photothérapie devraient être faites. Les composés sont ensuite excrétés naturellement et complètement par le corps.

"Un système basé sur un seul agent est simple et très bon pour cibler seulement les tumeurs cancéreuses et devrait améliorer de façon significative les résultats», a déclaré Oleh Taratula, professeur adjoint au Collège de pharmacie de l'Université / Oregon Health & Science Oregon State University, qui a présenté ce travail aujourd'hui à l'American Association of Pharmaceutical Scientists. "Il est petit, non toxique et très efficace."

Dans la poursuite des recherches avec le Collège de médecine vétérinaire de l'OSU, le traitement sera utilisé sur les chiens atteints de tumeurs cancéreuses réelles, avant de finalement passer aux essais cliniques humains.

"Notre stratégie prévoit l'imagerie du cancer avec un seul agent de nanoplatform théranostic et le traitement photothérapeutique ultérieure avec un grand potentiel pour la traduction clinique," écrivent les chercheurs dans leur conclusion.

(June 26, 2012) — Imagine if doctors could perform surgery without ever having to cut through your skin. Or if they could diagnose cancer by seeing tumors inside the body with a procedure that is as simple as an ultrasound. Thanks to a technique developed by engineers at the California Institute of Technology (Caltech), all of that may be possible in the not-so-distant future.

Imaginer si les docteurs pouvaient faire une chirurgie sans avoir à couper votre peau. Ou s'ils pouvaient diagnostiquer un cancer en voyant les tumeurs dans le corps au moyen d'une procédure qui est aussi simple qu'un ultrason.

The new method enables researchers to focus light efficiently inside biological tissue. While the previous limit for how deep light could be focused was only about one millimeter, the Caltech team is now able to reach two and a half millimeters. And, in principle, their technique could focus light as much as a few inches into tissue. The technique is used much like a flashlight shining on the body's interior, and may eventually provide researchers and doctors with a host of possible biomedical applications, such as a less invasive way of diagnosing and treating diseases.

La nouvelle méthode permet aux chercheurs d'amener de la lumière dans le tissu biologique. La limite était jusqu'à présent de 1 millimètre de profondeur, l'équipe de chercheur l'a repoussé à 2 1/2 millimètres. Et, en principe, leur technique pourrait amener la lumière jusqu'à quelques pouces dans le corps. La technique est comme un flaslight qui brillerait à l'intérieur du corps, et pourrait fournir aux chercheurs et aux docteurs une application biologique pour traiter les gens de manière moins invasive.

If you crank up the power of light, you might even be able to do away with a traditional scalpel. "It enables the possibilities of doing incision-less surgery," says Changhuei Yang, a professor of electrical engineering and bioengineering at Caltech and a senior author on the new study. "By generating a tight laser-focus spot deep in tissue, we can potentially use that as a laser scalpel that leaves the skin unharmed."

Si vous pouvez augmenter suffisamment le pouvoir de la lumi;re, vous pourriez vous en servir éventuellement comme d'un scalpel.

Ying Min Wang, a graduate student in electrical engineering, and Benjamin Judkewitz, a postdoctoral scholar, are the lead authors on the paper, which was published in the June 26 issue of the journal Nature Communications.

The new work builds on a previous technique that Yang and his colleagues developed to see through a layer of biological tissue, which is opaque because it scatters light. In the previous work, the researchers shined light through the tissue and then recorded the resulting scattered light on a holographic plate. The recording contained all the information about how the light beam scattered, zigzagging through the tissue. By playing the recording in reverse, the researchers were able to essentially send the light back through to the other side of the tissue, retracing its path to the original source. In this way, they could send light through a layer of tissue without the blurring effect of scattering.

But to make images of what is inside tissue -- to get a picture of cells or molecules that are embedded inside, say, a muscle -- the researchers would have to be able to focus a light beam into the tissue. "For biologists, it's most important to know what's happening inside the tissue," Wang says.

To focus light into tissue, the researchers expanded on the recent work of Lihong Wang's group at Washington University in St. Louis (WUSTL); they had developed a method to focus light using the high-frequency vibrations of ultrasound. The WUSTL group took advantage of two properties of ultrasound. First, the high-frequency sound waves are not scattered by tissue, which is why it is great for taking images of fetuses in utero. Second, ultrasonic vibrations interact with light in such a way that they shift the light's frequency ever so slightly. As a result of this so-called acousto-optic effect, any light that has interacted with ultrasound changes into a slightly different color.

In both the WUSTL and Caltech experiments, the teams focused ultrasound waves into a small region inside a tissue sample. They then shined light into the sample, which, in turn, scattered the light. Because of the acousto-optic effect, any of the scattered light that passes through the region with the focused ultrasound will change to a slightly different color. The researchers can pick out this color-shifted light and record it. By employing the same playback technique as in the earlier Caltech work, they then send the light back, having only the color-shifted bits retrace their path to the small region where the ultrasound was focused -- which means that the light itself is focused on that area, allowing an image to be created. The researchers can control where they want to focus the light simply by moving the ultrasound focus.

The WUSTL experiment was limited, however, because only a very small amount of light could be focused. The Caltech engineers' new method, on the other hand, allows them to fire a beam of light with as much power as they want -- which is essential for potential applications.

The team demonstrated how the new method could be used with fluorescence imaging -- a powerful technique used in a wide range of biological and biomedical research. The researchers embedded a patch of gel with a fluorescent pattern that spelled out "CIT" inside a tissue sample. Then, they scanned the sample with focused light beams. The focused light hit and excited the fluorescent pattern, resulting in the glowing letters "CIT" emanating from inside the tissue. The team also demonstrated their technique by taking images of tumors tagged with fluorescent dyes.

"This demonstration that we can focus significant optical power deep within tissues opens up significant possibilities in optical imaging," Yang says. By tagging cells or molecules that are markers for disease with fluorescent dyes, doctors can use this technique to make diagnoses noninvasively, much as if they were doing an ultrasound procedure.

Doctors might also use this process to treat cancer with photodynamic therapy. In this procedure, a drug that contains light-sensitive, cancer-killing compounds is injected into a patient. Cancer cells absorb those compounds preferentially, so that the compounds kill the cells when light shines on them. Photodynamic therapy is now only used at tissue surfaces, because of the way light is easily scattered. The new technique should allow doctors to reach cancer cells deeper inside tissue.

Les médecins pourraient aussi utiliser de procédé pour traiter le cancer avec une thérapie photodynamique. Dans cette procédure, un médicament contient des molécules sensibles à la lumière injectées au patient pour tuer les cellules cancéreuses. quand les cellules cancéreuses ont absorbés ces molécules d'une façon préférentielle, on fait briller la lumière sur elle pour que le médicament agisse. Cette thérapie photodynamique est maintenant utilisée mais seulement en surface de la peau parce que la lumière se disperse trop vite mais cette nouvelle technique pourrait permettre aux docteurs d'atteindre les tissus plus profonds.

The team has been able to more than double the current limit for how far light can be focused into tissue. With future improvements on the optoelectronic hardware used to record and play back light, the engineers say, they may be able to reach 10 centimeters (almost 4 inches) -- the depth limit of ultrasound -- within a few years.

Still, the researchers say, their demonstration shows they have overcome the main conceptual hurdle for effectively focusing light deep inside tissue. "This is a big breakthrough, and we're excited about the potential," Judkewitz says. Adds Caltech's Wang, "It's a very new way to image into tissue, which could lead to a lot of promising applications."

(Jan. 6, 2012) — Side effects are currently the biggest problem with any cancer treatment. A Norwegian biotech company is drawing closer to the goal of creating a treatment which kills only cancer cells, leaving other cells unaffected.

Les effets secondaires sont le plus gros problème avec les traitements contre le cancer. Une biotech norvégienne est bien près d'atteindre le but de créer un traitement qui tue seulement les cellules cancéreuses en laissant les cellules saines intactes.

It is not difficult to find a drug that destroys cancer cells. The problem lies in the fact that a drug's active substances kill not only diseased cells but also other cells in the body. This is why the side effects accompanying traditional cancer treatment are often so severe.

Ce n'est pas difficille de trouver un médicament pour détruire les cellules cancéreuses. Le problème est que les substances actives du médicament ne tue pas seulement les cellules cancéreuses mais les saines également. C'est pourquoi les effets secondaires des traitements traditionnels sont souvent si sévères.

Trying to eliminate side effects

The dream of any cancer researcher is to come up with a medication that works solely against a cancerous tumour -- without adversely affecting the rest of the body.

Le rêve de n'importe quel chercheur est de trouver une médication qui travail seulement contre les tumeurs cancéreuses.

This goal can be attained in two ways: one is to produce targeted drugs that affect only the cancer cells; the other is to devise smarter means of delivering a drug to its target without affecting other parts of the body.

Ce but peut être atteint de deux façons : un est de produire des médicaments ciblés qui affectent seulement les cellules cancéreuses; l'autre est de trouver des moyens intelligents pour livrer un médicament sur sa cible sans affecter les autres parties du corps.

A Norwegian company, PCI Biotech Holding ASA (PCI Biotech), has been focusing on the latter approach since 2000. Researchers working on the project "Fotokjemisk internalisering for cellegiftterapi av kreft" (Photochemical internalisation of chemotherapy) have steadily been getting closer to a solution. Headed by Chief Scientific Officer Anders Høgset, the project has received funding under the Programme for User-driven Research-based Innovation (BIA) at the Research Council of Norway.

Une compagnie Norvégienne a travaillé avec cette approche depuis l'an 2000. Les chercheurs se sont constamment rapprochés d'une solution.

Laser light and light-sensitive cells

The technology in use is based on light and is called photochemical internalisation or PCI. It was discovered in 1994 at the Norwegian Radium Hospital in Oslo (now part of Oslo University Hospital).

La technologie qu'ils ont développé est basé sur une lumière et est appelé internalisation photochimique (PCI) et a été découverte en 1994.

PCI Biotech uses the technology to direct a red laser to the area of the body where the drug is to have its effect. The light dramatically enhances drug delivery to specific locations inside the diseased cells.

La biotech PCI utilises un laser rouge et le dirige vers la partie du corps ou le médicament devra avoir son effet. La lumière augmente considérablement la livraison de médicaments vers des endroits spécifiques dans les cellules malades.

"But in order to achieve the desired effect from the light, we need to give the patient a photosensitising compound," explains Dr Høgset.

Le patient doit recevoir une molécule photosensibilisante.

"This is a chemical substance increasing cells' sensitivity to light. We have created and patented a molecule (called Amphinex) which we inject into a patient and let circulate for a few days. Then we give the patient the desired drug. After a short while, we shine the laser on the tumour where both Amphinex and the medication are now present. When light is applied, Amphinex triggers processes within the cancer cells, substantially enhancing the effect of the drug."

Cette une substance chimique qui augmente la sensibilité des cellules à la lumière. Nous avons créé une molécule appelé Amphinex que nous injectons dans le patient et laissons circuler pendant quelques jours. Après ça, nous donnons le médicament désiré. après un moment, nous allumons le laser ou l'amphinex et la médication sont maintenant présentes. quand la lumière est appliquée, l'amphinex initie alors un processus dans les cellules qui augmente l'effet du médicament.

Reducing doses

The challenge of effectively transporting molecules to a targeted area inside a cell has long stymied cancer researchers. For pharmaceutical companies, it has created a bottleneck, slowing down further development of a number of molecules with great medicinal potential.

Le défi de tranporter efficacement les molécules vers une cible dan le corps a longtemps mis en échec les chercheurs. Pour les sociétés pharmaceutiques, cela a créé un effet de goulot qui a ralenti le développement de plusieurs molécules avec un grand potentiel médicinal

Patients have often had to receive higher doses of a drug than what would otherwise be necessary had there existed a way to target drug delivery to the right location inside a cell. Because of these higher doses, the side effects patients experience are commensurately more severe.

Les patients avaient à recevoir des doses élevées de médicament qui n'auraient pas été nécessaire s'il avait existé un moyen de livrer le médicament au bon endroit dans la cellule. Les effets de plus hautes doses affectent évidemment le patient sévèrement.

"Now we have finally succeeded in finding a way to deliver cancer medications inside the malignant cells, destroying them effectively," states Dr Høgset.

Maintenant nous avons trouvé un moyeb de livrer le médicament dans les cellules malignes pour les détruire efficacement.

These cancer-killing medications pass through cancer cell membranes far more easily, which significantly increases their accuracy. It follows that doses can be reduced substantially with side effects becoming correspondingly less severe. "In the laboratory, we have managed to enhance the effect of some cytotoxic drugs by a full 50 times! We did so by administering Amphinex and directing light to the cancer cell," explains Dr Høgset.

Ces médications fatale pour le cancer passent au travers des cellules des membranes beaucoup plus facilement, ce qui augmente leurs pertinences. En laboratoire nous avons augmenté l'effet de certains médicaments de 50 fois en adminstrant Amphinex et en dirigeant la lumi;re sur les cellules cancéreuses.

The cancer disappeared

PCI Biotech, together with University College London Hospital, began performing research on human subjects two years ago.

"All patients involved in the study experienced a considerable effect from the light treatment and, in most cases, the treated tumours disappeared altogether. No serious side effects were observed," says Dr Høgset.

tous les patients impliqués dans l'étude ont expérimenté un effet considérable du traitement à la lumière et dans la plupart des cas, les tumeurs traités ont disparu toutes ensembles. Pas de sérieux effets négatifs ont été observés.

PCI Biotech is now going to follow up with further clinical studies.

PCI biotech va maintenant de l'avant avec des essais cliniques plus poussés.

Tapping into the body's own immune system

Up to the present, PCI Biotech has focused on localised cancer treatment, for example for mouth cancer, facial skin cancer and breast cancer.

Jusqu'à présent, BCI biotech a focusé sur des traitements localisés par exemple le cancer de la bouche, de la peau de la figure ou du

Many cancer patients stand to benefit greatly from localised treatment, but a great number also require treatment that can attack cancer that has spread to other parts of the body.

Plusieurs patients avec le cancer pourraient bénéficier d'un traitement localisé mais un grand nombre ont besoin de traitements qui peuvent attaquer les cellules canécreuses qui se sont répandus dans le corps.

As part of a future project, PCI Biotech intends to extend its method to treatment of metastatic cancer. The project will investigate whether the technology can activate a person's immune system, enabling it to attack cancer cells in more than one part of the body.

PCI biotech veut étendre sa méthode aux cancers métastasés. Les chercheurs veulent chercher si la technologie peut activer le système immunitaire d'une personne lui permettant d'attaquer les cellules cancéreuses dans plus qu'une partie du corps.

À Angers, la photothérapie est expérimentée pour traiter ces tumeurs sans chirurgie.

Le bloc opératoire ultramoderne est plongé dans la pénombre. Le Pr Abdel-Rahmène Azzouzi, le chirurgien, a fait réduire l'intensité lumineuse pour la phase finale de l'intervention. Pendant plus d'une heure, l'urologue angevin a préparé son patient en positionnant une à une 14 fibres optiques dans sa prostate, sous contrôle échographique. L'homme, âgé de soixante ans, est atteint d'un cancer très localisé de cette glande. Et il bénéficie d'une toute nouvelle technique de traitement, la photothérapie dynamique. Destinée uniquement aux tumeurs peu évoluées de la prostate, cette stratégie qui se pratique sous anesthésie générale est en cours d'évaluation au CHU d'Angers et dans quelques dizaines d'autres centres dans le monde.

Couché sur le dos, les jambes en l'air, le patient toujours inconscient vient d'être chaussé de lunettes teintées et recouvert d'une couverture de survie. Tout est maintenant prêt pour l'étape cruciale de la thérapie, qui nécessite de le protéger des rayons lumineux environnants. Dans quelques instants, l'anesthésiste va lui injecter dans les veines un produit photosensibilisant, autrement dit qui rend son organisme sensible à la lumière. Les fibres optiques implantées dans un lobe de sa seront ensuite activées par un rayon laser d'une longueur d'ondes très précise. La combinaison photosensibilisant-laser génère des molécules instables dérivées de l'oxygène, qui vont thromboser les vaisseaux au niveau de la zone tumorale. L'objectif de ce traitement ciblé est d'asphyxier le cancer, sans enlever la prostate. Le risque de séquelles sexuelles ou urinaires, fréquent lors des prostatectomies ou après radiothérapie, est ainsi réduit.

160 patients déjà opérés

Comme toute la procédure, la dernière phase se déroule avec une précision extrême. Le produit, appelé Tookad (R) Soluble, est administré en dix minutes, avec un débit calculé automatiquement par un système de seringue électrique. Quant à l'illumination laser, elle est programmée pour durer vingt-deux minutes et quinze secondes. Pour l'observateur, rien de spectaculaire. Le précieux photosensibilisant, un liquide rouge et visqueux, reste invisible. La seringue et la tubulure ont été soigneusement emmaillotées dans du papier aluminium. L'activation des fibres optiques n'est pas non plus perceptible sous le champ opératoire.

Une demi-heure plus tard, l'opération est terminée. Elle a duré au total à peine deux heures. Le patient va rester quelques heures en salle de réveil, toujours dans la pénombre, puis regagnera sa chambre, en gardant les lunettes protectrices jusqu'au coucher du soleil. La sortie de l'hôpital est prévue le lendemain, avec reprise rapide des activités quotidiennes.

Pour le Pr Azzouzi, c'est déjà presque de la routine. Sur les quelque 160 patients ainsi opérés dans le monde, presque 70 sont passés entre ses mains, dont une soixantaine à Angers. Mais le cadre est très strict. Le malade opéré ce matin-là participe à une étude dite de phase III, qui a démarré en juin en Europe dans 45 centres. Treize d'entre eux se situent en France, coordonnés par le Pr Azzouzi qui assure la formation de ses confrères d'autres CHU. Au total, 400 patients atteints d'une forme localisée de cancer de la prostate seront inclus, la moitié sera traitée par photothérapie dynamique, l'autre moitié aura un protocole de surveillance active, avec dosages réguliers de l'antigène prostatique (PSA) et biopsies. Si les résultats, jugés à deux ans, sont positifs, le photosensibilisant pourrait être commercialisé dans les prochaines années, permettant une diffusion de la technique dans les hôpitaux. Lors de l'essai précédent, portant sur 155 cas, 83 % avaient des biopsies négatives avec six mois de recul, et la grande majorité d'entre eux (80 %) avaient conservé une fonction érectile. La proportion est de 50 % après chirurgie ou radiothérapie.

Potentiel médico-économique

Cette aventure de la photothérapie dynamique a commencé il y a une dizaine d'années à l'Institut Weisman en Israël, où des chercheurs ont mis au point le Tookad à partir d'une algue. Rapidement, la combinaison photosensibilisant/laser a commencé à être testée dans plusieurs cancers, prostate mais aussi poumon ou vésicule biliaire. Le Pr Azzouzi l'a lui découverte en Angleterre, chez le Pr Emberton, pionnier en Europe pour la prostate. «J'ai tout de suite perçu le potentiel de la photothérapie dynamique, sur le plan technique mais aussi médico-économique, raconte ce jeune chef de service. C'est une technique simple et reproductible si besoin chez le patient. La sortie de l'hôpital est possible dès le lendemain.»

Aujourd'hui, selon lui, développer des traitements moins agressifs des cancers de la prostate est une priorité. Avec l'augmentation constante du dépistage par PSA (qui fait toujours débat), de plus en plus de ces tumeurs sont découvertes à un stade précoce. «Dans les années 1990, les cancers dits à bas risque représentaient 25 % des tumeurs de la prostate, aujourd'hui, c'est la moitié, et la proportion va encore augmenter dans les années à venir, souligne le chirurgien. Actuellement, il y a encore trop de prostatectomies radicales. Les techniques ciblées ne sont pas une stratégie d'éradication, mais de cohabitation.»

Angers.

Abdel-Rahmène Azzouzi teste au CHU d’Angers une technique de photothérapie innovante et très efficace contre certains cancers de la prostate.

Il a déjà opéré localement près d’une soisantaine de patients, dans le cadre d’une étude menée au niveau international qu’il est chargé de coordonner en France.

Né de parents algériens, conseiller municipal à Angers depuis 2008, ce médecin, chef du service urologie depuis deux ans, espère que cette chirurgie, qui présente l’avantage de générer très peu d’effets secondaires, sera autorisée dès 2014.

Son interview est à lire lundi (27 juin 2011) dans l’édition d’Angers du Courrier de l’Ouest

(June 6, 2011) — Researchers from the University of Hull have discovered a way to load up nanoparticles with large numbers of light-sensitive molecules to create a more effective form of photodynamic therapy (PDT) for treating cancer.

Les chercheurs de L'université de Hull ont découvert un moyen de remplir des nanoparticules avec beaucoup de molécules sensibles à la lumière pour créer une une forme de thérapie photodynamique plus efficace pour traiter le cancer.

Photodynamic therapy uses molecules which, when irradiated with light, cause irreparable damage to cells by creating toxic forms of oxygen, called reactive oxygen species. Most PDT works with individual light-sensitive molecules -- but the new nanoparticles could each carry hundreds of molecules to a cancer site.

La thérapie photodynamique utilise des molécules qui, lorsqu'elles sont irradiées par la lumière, causent des dommages irréparables aux cellules en créant une forme toxique de l'oxygène (ROS) . La plupart de ces thérapies fonctionnent avec des molécules individuelles mais cette nouvelle thérapie peut tranporter des centaines de molécules au site du cancer.

A number of different light-sensitive molecules -- collectively known as photosensitisers -- are used in PDT and each absorbs a very specific part of the light spectrum. The research team -- from the University of Hull's Department of Chemistry -- placed one kind of photosensitiser inside each nanoparticle and another on the outside, which meant that far more reactive oxygen species could be created from the same amount of light. The findings are published in the current issue of Molecular Pharmaceutics.

Un nombre de molécules sensibles à la lumière sont utilisées dans la PDT et chacune absorbe une partie spécifique du spectre lumineux. L'équipe de recherche place une molécule photosensible dans chaque nanoparticule et et une autre à l'extérieur ce qui veut dire que beaucoup plus d'oxygène réactif peut être créé avec l emême montant de lumière.

The nanoparticles have also been designed to be the perfect size and shape to penetrate easily into the tumour, as lead researcher, Dr Ross Boyle, explains.

Les nanoparticules sont faites de la grosseur parfaite et avec la forme parfaite pour pénétrer dans la tumeur.

"Small cancer tumours get nutrients and oxygen by diffusion, but once tumours reach a certain size, they need to create blood vessels to continue growing, " he says. "These new blood vessels, or neovasculature, are 'leaky' because the vessel walls are not as tightly knit as normal blood vessels. Our nanoparticles have been designed so the pressure in the blood vessels will push them through the space between the cells to get into the tumour tissue."

Les petites tumeurs absorbent les nutriments et l'oxygène par diffusion mais une fois que les tumeurs atteignent une certaine grosseur, elles ont besoin de créer des vaisseaux sanguins pour continuer de grossir. Ces nouveaux vaisseaux sanguins sont faibles parce que leurs parois ne sont pas "tricotés" aussi serrés que les vaisseaux normaux. nos particules ont été dessinés pour que la pression dans les vaisseaux sanguins les pousse dans les espaces entre les cellules pour entrer dans le tissue de la tumeur.

The nanoparticles are made from a material that limits the leaching of its contents while in the bloodstream, but when activated with light, at the tumour, the toxic reactive oxygen species can diffuse freely out of the particles; meaning that damage is confined to the area of the cancer.

Les nanoparticules sont faites d'un matériel qui limite la perte de leur contenu lorsqu'elles voyagent dans le sang, mais lorsqu'elles sont activées par la lumière lorsqu'elles sont rendu à la tumeur, l'oxygène réactif peut être diffusé librement à partir des particules ce qui veut dire que les dommages sont restreint au site du cancer.

The researchers tested the nanoparticles on colon cancer cells, and while they were able to penetrate the cells, they also found that the nanoparticles could still be effective when near -- rather than inside -- the cancer cells.

Les chercheurs ont testé les nanoparticules sur des cellules cancéreuses et même si elles sont capables de pénétrer les cellules, elles sont aussi efficaces lorsqu'elles sont près, plutôt que dedans, les cellules canécreuse.

"Some types of cancer cell are able to expel conventional drugs, so if we can make this kind of therapy work simply by getting the nanoparticles between the cancer cells, rather than inside them, it could be very beneficial," says Dr Boyle.

Certains types de cancers sont capables d'expulser des médicaments conventionnels aussi si nous pouvons faire cette sorte de thérapie qui fonctionne simplement entre les cellules cancéreuses au lieu d'être dedans la cellule, cela pourrait être très bénifique.

The application of nanotechnology in the field of drug delivery has attracted much attention in recent years. In cancer research, nanotechnology holds great promise for the development of targeted, localized delivery of anticancer drugs, in which only cancer cells are affected.
L'application de la nanotechnologie dans le champs de la livraison de médicament dans des endroits précis dans le corps, contient beaucoup de promesses
Such targeted-therapy methods would represent a major advance over current chemotherapy, in which anticancer drugs are distributed throughout the body, attacking healthy cells along with cancer cells and causing a number of adverse side effects.
Une telle thérapie représenterait une avancées majeure pour une thérapie parce que les thérapies actuelles attaquent les cellules cancéreuses et les cellules saines.
By carrying out comprehensive studies on mice with human tumors, UCLA scientists have obtained results that move the research one step closer to this goal. In a paper published July 8 in the journal Small, researchers at UCLA's California NanoSystems Institute and Jonsson Comprehensive Cancer Center demonstrate that mesoporous silica nanoparticles (MSNs), tiny particles with thousands of pores, can store and deliver chemotherapeutic drugs in vivo and effectively suppress tumors in mice.
...Les nanoparticules de silicium mésoporeux(MSNs) sont des petites particules avec des milliers de pores qui peuvent livrer des médicaments in vivo et tuer efficacement les tumeurs sur un souris.
The researchers also showed that MSNs accumulate almost exclusively in tumors after administration and that the nanoparticles are excreted from the body after they have delivered their chemotherapeutic drugs.
Les chercheurs ont aussi démontré que les MSNs s'accumulent de façon presque exclusive dans les tumeurs après l'administration et sont excrétés du corps après avoir relacher le médicament.
The study was conducted jointly in the laboratories of Fuyu Tamanoi, a UCLA professor of microbiology, immunology and molecular genetics and director of the signal transduction and therapeutics program at UCLA's Jonsson Comprehensive Cancer Center, and Jeffrey Zink, a UCLA professor of chemistry and biochemistry. Tamanoi and Zink are researchers at the California NanoSystems Institute (CNSI) and are two of the co-directors of the CNSI's Nano Machine Center for Targeted Delivery and On-Demand Release. The lead investigator on the research is Jie Lu, a postdoctoral fellow in Tamanoi's lab. Monty Liong and Zongxi Li, researchers from Zink's lab, also contributed to this work.
In the study, researchers found that MSNs circulate in the bloodstream for extended periods of time and accumulate predominantly in tumors. The tumor accumulation could be further improved by attaching a targeting moiety to MSNs, the researchers said.
The treatment of mice with camptothecin-loaded MSNs led to shrinkage and regression of xenograft tumors. By the end of the treatment, the mice were essentially tumor free, and acute and long-term toxicity of MSNs to the mice was negligible. Mice with breast cancer were used in this study, but the researchers have recently obtained similar results using mice with human pancreatic cancer.
"Our present study shows, for the first time, that MSNs are effective for anticancer drug delivery and that the capacity for tumor suppression is significant," Tamanoi said.
Notre étude montre que les MSNs sont efficaces pour livre le médicament anti-cancer et que la capacité de supprimer la tumeur est significative.

"Two properties of these nanoparticles are important," Lu said. "First, their ability to accumulate in tumors is excellent. They appear to evade the surveillance mechanism that normally removes materials foreign to the body. Second, most of the nanoparticles that were injected into the mice were excreted out through urine and feces within four days. The latter results are quite interesting and might explain the low toxicity observed in the biocompatabilty experiments we conducted."

Researchers at the Nano Machine Center for Targeted Delivery and On-Demand Release are modifying MSNs -- which are easily modifiable -- so that the nanoparticles can be equipped with nanomachines. For example, nanovalves are being attached at the opening of the pores to control the release of anticancer drugs. In addition, the interior of the pores is being modified so that the light-induced release of anticancer drugs can be achieved.

L'intérieur des pores a été modifié de façon à ce que le relâchement induit par la lumière soit possible.

"We can modify both the particles themselves and also the attachments on the particles in a wide variety of ways, which makes this material particularly attractive for engineering drug-delivery vehicles," Zink said.

The team is now planning future research that involves testing MSNs in a variety of animal-model systems and carrying out extensive studies on the safety of MSNs.

"Comprehensive investigation with practical dosages which are adequate and suitable for in vivo delivery of anticancer drugs is needed before MSNs can reach clinics as a drug-delivery system," Tamanoi said.

The research received support from National Institutes of Health and the National Science Foundation. In addition, NanoPacific Holdings Inc. provided critical support for the animal experiments.

Le 21 novembre, au congrès de l’Association Française d’Urologie (AFU), une troisième voie, entre sur-traitement et surveillance active du cancer de la prostate, sera le thème d’une communication : la VTP. VTP signifie Vascular Targeted Therapy, soit traitement vasculaire ciblé, ou thérapie focale. Le sujet a été débattu le 15 octobre dans une réunion d’experts internationaux à propos du cancer de la prostate.



Pour ces experts, la thérapie focale est une nouvelle voie face au risque de sur-traitement. La VTP de Steba Biotech a retenu l’attention par sa cible vasculaire, son efficacité locale (on ne traite que la zone atteinte), le peu d’effets secondaires. Quelle est sa place dans la prise en charge de ce cancer ?



La VTP (en phase 3 actuellement) associe une molécule, la padéliporfine (Tookad Soluble) ( voir aussi plus haut...)et l’exposition ciblée à la lumière. Développée à l’Institut Weizmann (Rehovot, Israël) par des spécialistes de la photosynthèse, Avigdor Scherz, chimiste, et Yoram Salomon, biologiste, en collaboration avec la société Steba Biotech, la molécule est une forme modifiée par synthèse chimique de chlorophylle, injectée en intraveineuse et son effet est activé par exposition à une lumière de longueur d’onde spécifique L753 µm). de la zone de la prostate où se situe la tumeur,



En pratique, on utilise une fibre optique avec diodes laser, guidée par voie transpérinéale, sous anesthésie générale et contrôle échographique, après repérage de la zone à traiter par une grille de mapping appliquée au périnée. Le faisceau laser, c’est sa particularité, est parfaitement focalisé sur la zone- cible.

La chlorophylle activée produit des radicaux libres entraînant une nécrose de la zone tumorale en générant une thrombose micro-vasculaire dans celle-ci. Le résultat est observable dans la demi-heure de fin de traitement, le résultat définitif en 24 à 48 h. Le mode d’action rapide de la technique évite une réaction de défense de la tumeur : une néo-angiogenèse, destinée à compenser les micro-vaisseaux détruits…



L’affinité de Tookad pour le tissu tumoral permet le respect des tissus sains : urètre, rectum, capsule prostatique. La molécule injectée est rapidement éliminée et le patient peut sortir après une surveillance de 6 h. Le traitement focalisé du cancer prostatique (patients à faible risque) est quasiment ambulatoire, réalisable en une seule journée.

Le recul actuel permet de constater l’absence d’effets secondaires tels qu’incontinence urinaire et dysfonction érectile, qui sont souvent les séquelles des traitements radicaux (chirurgie, radiothérapie, brachythérapie, cryothérapie…), et la possibilité de réintervenir facilement.



Une étude européenne multicentrique (dont 4 centres médicaux français) d’évaluation est prévue en 2010. Pour le Pr Mark Emberton (Londres), qui coordonne ce programme européen, elle devra confirmer efficacité, sécurité opératoire, facilité d’emploi (reproductible, non opérateur-dépendante), sa rapidité (1 h, réalisable dans la journée), précision (ciblage tumoral, préservation des tissus sains), diversité du traitement focal : local, régional, subtotal, selon l’anatomie de l’atteinte tumorale. Les études précédentes ont montré que la technique s’applique aussi aux tumeurs étendues.



A propos : qu’entend-on par sur-traitement ? Réponse : prostatectomie radicale, parfois préconisée pour des tumeurs localisées en prévention de métastases, mais au prix d’ effets secondaires urinaires et sexuels. Le surtraitement - traitement inutile en termes d’espérance de vie et de qualité de vie du patient - pousse parfois médecins et malades dans la voie du… sous-traitement, avec ses risques. Ce cancer cause en France près de 10 000 décès par an.

Société
vendredi 14 août 2009
Cancer : un traitement par micro-algues ?


Thierry Patrice, responsable du département laser au CHU de Nantes. : Ouest-France


À Nantes, des médecins testent les vertus des micro-algues. Certaines peuvent détruire les tissus malades.
NANTES. ¯ Tout est parti d'une visite, il y a quelques années, à l'aquarium du Croisic (Loire-Atlantique). Depuis, Thierry Patrice ¯ professeur d'université et responsable du département laser au CHU de Nantes ¯ s'intéresse aux capacités des organismes marins. Il s'est associé à l'Ifremer (Institut français de recherche pour l'exploitation de la mer) qui le fournit en micro-algues. Avec son équipe, Thierry Patrice a testé, en quatre ans, 150 extraits différents.

Des antioxydants efficaces ?

« En les introduisant dans des cellules cancéreuses, on s'est rendu compte que, sous l'action de la lumière (la photochimie), ils pouvaient détruire les tissus malades. Quinze ou vingt extraits sont plus réactifs que les médicaments de référence qu'on utilise habituellement, explique le médecin. Les effets sont plus intenses, mais plus limités en volume que lors d'une radiothérapie ».Tumeurs cérébrale, digestive ou pulmonaire, cancer de la prostate : « On travaille sur des lignées greffables sur les souris ».

Le chercheur espère « aboutir à un médicament d'ici cinq à sept ans. »

(July 4, 2009) — Chemists at the University of California, Santa Cruz, have developed novel compounds that show promise for photodynamic cancer therapy, which uses light-activated drugs to kill tumor cells.

Les chercheurs ont développé un nouveau produit qui est prometteur pour la thérapie photodynamique dans le domaine du cancer.

The new compounds, called dye-sensitized ruthenium nitrosyls, are absorbed by cancer cells and respond to specific wavelengths of light by releasing nitric oxide, which triggers cell death.

La nouvelle molécule appelé "colorants sensibles ruthénium nitrosyls" est absorbé par les cellules cancéreuses et répond à une longueur d'ondes spécifiques.

"For cancer treatment, you want localized delivery of a very high concentration of nitric oxide. We've designed these molecules to do just that," said Pradip Mascharak, professor of chemistry and biochemistry at UCSC.

"Pour traiter le cancer, vous voulez livrer une grande quantité d'oxyde nitrique à grande concentration dans un endroit. Nous avons fait ces molécules dans ce but" dit Pradip Mascharak.

Nitric oxide is a simple molecule with a wide range of biological effects. Long known for its role in regulating blood pressure, it has attracted the attention of cancer researchers in recent years. According to Mascharak, one advantage of nitric oxide for cancer treatment is that it induces an orderly type of cell death known as apoptosis. Also known as "programmed cell death," apoptosis does not lead to the inflammation, pain, and swelling normally associated with damage to cells and tissues in the body.

C'est une simple molécule qui a des effets biologiques divers. Longtemps connu pour la régulation de la pression sanguine, elle a attirée l'attention des chercheurs dans les récentes années. Un avantage de l'oxyde nitrique est d'induire l'apoptose.

The drugs currently used in photodynamic therapy, called photosensitizers, produce a highly reactive form of oxygen when activated by light. The reactive oxygen kills cells in a way that tends to cause local swelling and inflammation.

Les médicaments qui utilisent la photodynamique produisent une grande quantité d'oxygène lorsqu'activés par la lumière. L'oxygène réactif tue les cellules cancéreuses d'une manière qui cause l'inflamamtion et la sueur.

Mascharak and graduate student Michael Rose have synthesized several different ruthenium nitrosyls in their lab. They described these compounds in detail in a recent paper published in Inorganic Chemistry (published online May 29, 2009). In another paper published last year in the Journal of the American Chemical Society, the researchers reported that the compounds were effective against breast cancer cells in laboratory experiments.

Les chercheurs ont rapporté que la molécule était efficace contre le cancer du

"We know it works in cancer cells, so now we're very confident about taking it to the next level," Mascharak said. "The idea for cancer therapy would be to embed the compounds in a matrix that you can place in the treatment site, then shine light on it to produce a high concentration of nitric oxide.

In designing the ruthenium nitrosyls, Rose and Mascharak were inspired by natural bacterial enzymes called nitrile hydratases, which release nitric oxide as a by-product when activated by light.

"We borrowed the idea from nature," Mascharak said. "Our initial goal was to understand these very unusual enzymes. Every hint that nature embedded in the behavior and structure of the enzyme we employed in designing a drug that can deliver nitric oxide in a very site-specific and controlled way."

Rose, who earned his Ph.D. this year, has been working on the project since 2004. He began by replacing the iron atom in a synthetic model of the enzyme with a different metal, ruthenium.

"Iron complexes are good in nature because they are highly reactive, but if you're trying to make a drug you want something that's more stable," Rose said. "The ruthenium complexes are much more stable when dissolved in water."

The first ruthenium nitrosyls he made released nitric oxide only under ultraviolet light, so Rose spent several years developing ways to sensitize them to specific wavelengths of visible light that could be used in photodynamic therapy. He did this by attaching dye molecules, called chromophores, to the ruthenium complex.

To test the resulting compounds as potential drugs, the chemists teamed up with breast cancer researcher Lindsay Hinck, a professor of molecular, cell, and developmental biology at UCSC. Hinck and postdoctoral researcher Rebecca Marlow worked with Rose to test the dye-sensitized ruthenium nitrosyls against breast cancer cells growing in tissue culture.

The unactivated compounds are fluorescent, which allowed the researchers to track them using a fluorescence microscope as the compounds were absorbed by the cancer cells. The release of nitric oxide after exposure to light quenched the fluorescence, and the cells showed signs of apoptosis within four to eight hours.

"That was probably the most exciting day of my grad school career, when I looked through the microscope and saw the fluorescent compounds in the cells," Rose said.

C'était probablement le jour le plus excitant de ma vie quand j'ai regardé dans le microscope et que j'ai vu les molécules fluorescentes dans les cellules. a dit Rose.

Rose used a commercially available dye initially, then synthesized new dyes so that he could customize their properties. "In the end, the whole molecule was built from scratch in our lab," he said. "That's the fun of synthetic chemistry: It's like building with Legos, but you get to make your own Legos, so it's even better."

Mascharak said he now plans to collaborate with medical researchers at UCLA to conduct additional tests of the compounds in a tumor model. Meanwhile, he and Rose have continued to investigate the unusual chemistry of nitrile hydratases. They have just published their findings in the Journal of the American Chemical Society (published online May 27, 2009).

"We have now clearly shown the mechanism for how the enzyme nitrile hydratase is photoregulated by nitric oxide. This process gave us the idea of making light-sensitive metal nitrosyls as antitumor drugs," Mascharak said.

This research was funded by the National Science Foundation.

Des scientifiques britanniques viennent de dévoiler un pansement dont la lumière rouge active un médicament qui tue les cellules cancéreuses.

Le pansement est imprégné d'une série de diodes électroluminescentes organiques (OLED), ce qui, si on arrivait à le commercialiser, serait moins coûteux que les lampes et lasers actuellement utilisés dans les hôpitaux.

Avec le pansement lumineux, les patients pourront vaquer à leurs occupations en même temps qu'ils pourront recevoir leur traitement. Les premiers tests en laboratoire menés par la compagnie Polymetrics, en Angleterre ont permis de tuer des cellules cancéreuses en seulement 30 minutes.

(Apr. 14, 2009) - Les chercheurs de l'Université Jaume I (UJI) à Castellón ont trouvé des matériaux polymères poreux qui accroîssent l'efficacité des photocatalyseurs traditionnelles dans le traitement du cancer. La thérapie photodynamique consiste à introduire dans les cellules tumorales des photocatalyseurs de telle manière que, lorsque le rayonnement (sous la forme de lumière) est appliqué, les photocatalyseurs détruisent les cellules cancéreuses à la suite de la production d'un agent réactif appelé oxygène singulet.

"Nous avons trouvé des polymères poreux et nous avons intégré les photocatalyseurs dans cette matière et nous ont démontré qu'elle est plus efficace que la matière non-poreuse des matériaux qui ont été employées jusqu'à présent", explique Luis.

Après avoir étudié les réactions chimiques dans les laboratoires UJI, une deuxième étape de la recherche a été effectuée dans laquelle ces nouveaux photocatalyseurs ont été appliquées à des cultures de cellules dans les laboratoires de l'Université d'East Anglia, Royaume-Uni. Il a été démontré alors comment, après que des cellules du mélanome soient incubées avec ces matériaux, l'irradiation détruit ces cellules, tandis que les cellules qui n'ont pas été traités avec ces matériaux restent intacts.

"Il est important de contrôler la destruction de ces cellules cancéreuses par l'irradiation. Quand il n'y a pas de lumière ou quand il n'y a pas polymère photoactif, les cellules ne sont pas détruites - ces deux choses sont nécessaires en même temps pour détruire les cellules cancéreuses ", souligne Galindo.

L'étapes à venir consistera à effectuer les tests dans les tissus, grâce à la collaboration des hôpitaux, l'objectif ultime étant de faire une étude approfondie des avantages de la nouvelle photocatalyseurs en vue de créer des thérapies plus efficaces et moins agressives. L'utilisation de ces nouveaux matériaux pour les thérapies photodynamiques serait particulièrement adapté pour le traitement des cancers de la , qui sont faciles d'accès avec la radiothérapie, sous la forme de la lumière.

"Un catalyseur est une substance qui facilite une réaction chimique, ce qui le rend plus rapide et plus facile, mais le plus important, une photocatalyse est une matière où cela se produit en présence de la lumière", explique Luis.

Les photocatalyseurs sont d'intérêt dans différents domaines. L'une de leurs premières applications est le traitement des eaux, car ils rendent possible la destruction des composés organiques et des bactéries au soleil ou aux rayons ultraviolets. Traduit dans le domaine de la biomédecine, les photocataluseurs sont appliquées dans la photothérapie, qui permet la destruction des cellules malignes dans un processus tumoral. La découverte de matériaux qui augmentent l'efficacité de photocatalyseurs permettront de développer des thérapies plus efficaces dans l'avenir.

(Dec. 7, 2008) — A drug that is activated by light can be a quick, simple, and cheap treatment for tens of thousands of patients with skin cancer in Sweden alone. Researcher Leif Eriksson’s team at Örebro University in Sweden has now received about SEK 4 million from government research financiers, the Swedish Research Council and Vinnova, to further develop and commercialize the method.

Un médicament activé par la lumière peut être un traitement rapide, simple et peu dispendieux pour des dizaines de milliers de patients avec le cancer de la en Suède seulement.

The new drug that the Örebro researchers have developed is based on the use of photo-dynamic therapy in cancer treatment. In short, this is a drug that after reorganization in the cell is activated by light, which in turn leads to chemical reactions that effectively kills cancer cells.

Pour résumer, le nouveau médicament est basé sur l'utilisation de la photo-dynamique. Après une réorganisation cellulaire, le médicament est activé par la lumière qui initie des réactions chimiques qui tuent efficacement les cellules cancéreuses.

With this method, a majority of the some 30,000 new cases of skin cancer discovered each year in Sweden alone could be treated quickly, simply, and cost effectively. This is also true for pre-stages of skin cancer, so-called actinic keratosis.
C'est vrai aussi pour les stages pré-cliniques du cancer de la

“It’s extremely gratifying that two of the most important research financiers in Sweden so actively support our research,” says Leif Eriksson, professor of biophysical and theoretical chemistry at Örebro University.

Leif Eriksson’s drug research has grown out of the Örebro Life Science Center (OLSC), an interdisciplinary, internationally acclaimed research node at Örebro University. Research on new forms of treatment for skin tumors is also being conducted in collaboration with Associate Professor Lennart Löfgren at the Center for Head and Neck Oncology at Örebro University Hospital.
“Our drug, and the new treatment concept we are developing together with researchers in Belfast, has tremendous potential. In the coming year we will also see further patents as a direct result of the collaboration with other research teams within the OLSC, including treatments for atherosclerosis and autoimmune disorders such as rheumatism,” says Leif Eriksson.
The development of new drugs is being carried out with the aid of advanced computer modeling – a method that has proven to be highly successful.

“We provide the expertise in the theoretical description of new drugs. In our research we aim to describe at a detailed level what they should look like, what properties they should have to match the right targets in the body, what happens if we alter the molecules in different ways, etc. We then put this together through collaboration with experimental or clinically active research teams within OLSC and at the hospital, which makes the research exciting and dynamic,” says Leif Eriksson.

Des algues pour guérir le cancer et des huîtres pour détecter la pollution
PARIS - Spécialisé dans l'étude du milieu marin, un laboratoire de l'université de La Rochelle cherche dans les micro-algues des molécules pour traiter les cancers et utilise l'huître creuse pour mesurer la pollution.

Au laboratoire Littoral environnement et sociétés (LIENSs), l'équipe du projet Photomer cherche à identifier des molécules issues de micro-organismes marins qui serviront de composants en photochimiothérapie.

"On va injecter une substance photosensibilisante sur la tumeur avant d'envoyer une irradiation lumineuse, ce qui va produire des radicaux libres qui vont détruire la tumeur" cancéreuse, explique Virginie Pasquet, une doctorante travaillant sur ce thème.

"Une des voies de recherches pour améliorer le traitement consiste à trouver de nouveaux sensibilisants. Dans la plupart des cas, il s'agit de pigments chlorophylliens. C'est pour cela qu'on se tourne vers des micro-algues marines", poursuit la jeune scientifique, interrogée au Salon européen de la recherche et de l'innovation (SERI) à Paris.

"Comme ces micro-algues présentent une grande diversité, on pense trouver des pigments originaux. On a déjà trouvé un extrait qui fonctionnait et on est actuellement dans l'étape de purification", ajoute Virginie Pasquet. Une dernière étape consistera ensuite à déterminer la structure chimique de la molécule afin de la synthétiser.

Le chercheur précise que ces composants photosensibilisants peuvent être utilisés "sur les tumeurs solides" mais pas dans le cas d'un cancer du système lymphatique, par exemple. Le traitement recherché, beaucoup plus spécifique qu'une chimiothérapie classique, ne cible que la tumeur, sans endommager les cellules saines situées à côté.

Si certains organismes marins servent à guérir le corps humain, d'autres peuvent fournir de précieuses indications sur l'état de l'environnement.

Chez l'huître creuse Crassostrea gigas, qui agit comme un filtre et ne se déplace pas, "des processus d'accumulation peuvent se faire au niveau des polluants, bien plus que dans le cas de l'eau", indique Andrea Luna Acosta, dont la thèse est financée par le département de la Charente Maritime et la région Poitou-Charentes.

(Jun. 6, 2008) — When Sammie Bush mentioned to his doctor that he sometimes felt something in the back of his throat, he didn't expect to learn that he had cancer or that he would be the first patient at the University of Illinois Medical Center at Chicago to undergo photodynamic therapy -- a new procedure that uses light to destroy cancer.

Quand Sammie Bush a mentionné à son docteur qu'il ressentait quelque chose dans le fond de la gorge, il ne S'atendait pas à apprendre qu'il avait le cancer ou qu'il serait le premier patient à l'université de L'illinois à bénificier d'une thérapie photodynamique - une nouvelle procédure qui utilises une lumière pour détruire le cancer.

Bush's physician, Dr. H. Steven Sims, assistant professor of otolaryngology and director of UIC's Chicago Institute for Voice Care, determined that surgery would not be enough to completely remove Bush's cancer.

MAis le praticien qui soignait Bush a déterminé qu'une chirugie ne serait pas suffisante pour complètement enlever le cancer de Bush.

Using a laser technique that pinpoints cancer cells, Sims removed the cancer from around Bush's vocal folds without affecting his ability to use his voice. The worst side effects may be a sore throat for few weeks, and the need to cover up to avoid sunburn.

En utilisant une technique au lazer qui cible les cellules cancéreuses, Sims a enlevé le cancer des cordes vocales de Bush sans affecter sa capapcité à utiliser sa voix. Les pires effets secondaires ont été un mal de gorge pendant une couple de semaine et il a été obligé de se couvrir pour éviter les coups de soleil

Photodynamic therapy has been used in other contexts, but its use to treat cancers of the throat is recent, said Sims. "Most importantly, the sensitivity of the voice box to other cancer treatments makes this treatment option particularly significant," he said.

La thérapie photodynamique a étéutilisé dans d'autres contexte mais son utilisation pour la gorge est récente a dit Sims "Le plus important c'est que la sensibilité des coredes vocales aux autres traitements rend ce traitement-ci particulièrement importante."

Bush was given a light-activated drug intravenously on Tuesday, May 13. The drug is taken up by all cells, and Bush immediately became photosensitive, or very vulnerable to sunlight, and had to take precautions against the sun.

On a donné à Bush un médicament intraveineux activé par la lumière le 13 mai . Le médicament a été absorbé par les cellules et Bush est devenu immédiatement sensible à la lumière et vulnérable au coup de soleil et il lui a fallu prendre des précautions à ce sujet.

"In two days, the normal cells will have cleared the drug, but the cancerous cells will still carry it," said Sims. "We had Mr. Bush come in on that Thursday, when we applied laser light of a specific wavelength through a thin, lighted tube, called a laryngoscope, causing a biochemical reaction in the cancerous cells that have retained the drug."

"En 2 jour les cellules normales se sont débarrasées du médicament mais les cellules cancéreuses le conservaient encore, on a alors appliqué à Bush le lazer avec une onde spécifique à travers un très petit tube appelé laryngoscope ce qui a causé uen réaction biochimique aux cellules cancéreuses qui avaient retenu le médicament."

The cells disintegrate harmlessly in a few days.

Most other cancer protocols require repeated patient visits over a period of weeks or months, along with multiple procedures "which can be debilitating and costs which can be crippling," said Sims. "That isn't necessary for patients who undergo photodynamic therapy, however. It's possible with this technique to treat the cancer in one go."

Not only is photodynamic therapy fast, non-surgical and minimally invasive, but cure rates for oral and laryngeal cancers, after one treatment, are currently in the 90th to 94th percentiles, Sims said.

"Best of all, normal tissues around the malignancies are left undamaged," Sims said. "If we had had to use radiation, Mr. Bush would have spent far longer in treatment, and the deterioration of his voice might have been worse, at least for a time. For patients who may use their voices professionally, this surgery can also mean that they can get back to work with minimal retraining and loss of time."

Patients remain photosensitive for four to six weeks following the procedure, and their skin is too sensitive for commercial sunblock to adequately protect them.

"I was sorry I couldn't barbecue this weekend," said Bush, who had to satisfy his craving for ribs with takeout for Memorial Day. His throat is still a bit sore when he swallows, but otherwise he says he feels fine.

Sims said radiation and chemotherapy save lives and are important weapons in the fight against cancer. "But it's wonderful that medicine now offers options that don't carry some of the debilitating side effects associated with many other types of chemotherapy."

La radiation et la chimio sauvent des vies et sont des armes importantes contre le cancer mais c'est merveilleux que la médecine offre aussi d'Autres options qui n'ont pas d'effets secondaires si importantes.

(May 25, 2008) — Researchers from the Peninsula Medical School in Cornwall, UK, have modified a photodynamic therapy (PDT) treatment that combines a topically applied cream with visible light to destroy cancer cells while leaving surrounding tissue unharmed.
The cream is applied directly to skin cancers and pre-cancers, which then naturally produces a photosensitive drug. A special red light is then shone on the tumour a few hours later, to activate this light sensitive compound. This results in cellular damage and the destruction of the tumour.

Les chercheurs de Cornwall (UK) ont modifié une thérapie photodynamique qui combine une application de crème avec une exposition à une lumière pour détruire les cellules cancéreuses . La crème est appliqué directement sur le cancer de la qui tend alors naturellement à produire un médicament photosensible. Une lumière rouge spécial est alors appliqué pour quelques heures pour activer la molécule. Ceci résulte en une destruction de la tumeur.

This technique results in reduced scarring and little or no damage to the surrounding healthy cells.

By adding the iron chelator CP94 to the cream, the research team have found that the effects of PDT are greatly improved and achieve greater reductions in tumour depth in tumours currently too thick to be treated easily by the non-enhanced form of this treatment.

This is the first time in the world that PDT trials of this modified PDT treatment have been carried out involving humans. Trials involving patients have taken place at clinics at the Royal Cornwall Hospitals NHS Trust in Truro.

PDT is achieving success in the treatment of actinic keratoses (lesions that can develop after years of exposure to UV light); Bowen's disease (the growth of abnormal calls that can turn into skin cancer, and that is partly due to long-term exposure to the sun); and basal cell carcinoma (the most common form of skin cancer).

Dr. Alison Curnow from the Peninsula Medical School in Cornwall, commented: "PDT is very effective non-surgical treatment for certain types of dermatological cancers and precancers. It normally destroys the tumour without scarring or damage to surrounding healthy cells."

Le docteur Alison Curnow de Cornwall a dit : "Le PDT (thérapie photodynamique...) est un traitement très efficace et non-chirurgical pour certains types de cancers dermatologiques ainsi que pour les lésions précancéreuses. Il détrui normalement les tumeurs sans endommager les tissus sains environnants.

She added: "Through years of research we have been able to develop a modified PDT treatment enabling for the first time for thicker nodular basal cell carcinomas to be treated effectively with a single PDT treatment. This is important, as this is a very common form of skin cancer."

Elle a ajouté : "à travers les années, nous avons pu être capable de développer un traitement PDT capable pour la première fois de s'Attaquer à des nodules plus épaisses et cancéreuses avec un simple traitement de PDT. C'est important puisque c'est une forme très commune de cancer.

The work of Dr. Curnow and her team are part of a developing research theme for the Peninsula Medical School, which is Environment and Human Health. Operated mainly from the Peninsula Medical School in Cornwall, but with collaboration from colleagues within the institution across the South West of England, this research theme seeks to identify and study the links between our health and well-being and the environment.

Care Study
Graham O'Neill, 54, is technical marketing director at Imerys Minerals in Cornwall and lives near Mevagissey.

Graham was raised in the West Indies, and although his mother was very careful about protecting him from the sun, his exposure to the sun's rays at an early age led to the discovery of melanomas on his skin in 1983.

Graham a été exposé au soleil a un jeune âge en Inde et a été diagnostiqué avec un cancer de la en 1983.

"Back then the treatments were quite severe," said Graham. "It involved liquid nitrogen, scraping out the melanoma and cauterizing it. Not only was this very painful, but it also left scarring."

He now receives treatment with PDT, which is much better for him. He said: "The treatment is extremely good. From a personal point of view it is much less unpleasant and seems to be more effective. It also treats quite a big area in one go, which means fewer treatments in the long run. The other issue with melanomas is that they keep coming back. With PDT I have found that they do not return as frequently and, when they do, they are far less severe."

Il reçoit maintenant le traitement PDT qui est le meilleur dans son cas. Il a dit : Le traitement est très bon. D'un point de vue personnel, c'est moins déplaisant comme traitement et ça semble efficace.

On balance Graham is delighted with the treatments, which he has been receiving at Treliske Hospital, Royal Cornwall Hospitals NHS Trust in Truro. He said: "Compared with the old way of doing things, PDT is a fantastic therapy and one which I would recommend to other patients. It is very exciting that the Peninsula Medical School is taking such a worldwide lead in research in this area."

The work of the Peninsula Medical School in this area of research is funded in part by the Duchy Health Charity in Cornwall.

Researchers from the Nano Machine Center at the California NanoSystems Institute at UCLA have developed a novel type of nanomachine that can capture and store anticancer drugs inside tiny pores and release them into cancer cells in response to light.

Les chercheurs ont développé un nouveau type de nanomachine qui peut caturer et mettre en réserve des médicaments dans de petites pores et les relâcher dan les cellules cancéreuses alors qu'elles recoivent un signal lumineux.

Known as a "nanoimpeller," the device is the first light-powered nanomachine that operates inside a living cell, a development that has strong implications for cancer treatment.

Connu sous le non de "nanoimpeller", la machine est la première à activation lumineuse qui opère dans une cellule vivante, un développement qui a de fortes implications pour le traitement du cancer.

UCLA researchers reported the synthesis and operation of nanoparticles containing nanoimpellers that can deliver anticancer drugs in the journal Small.

Nanomechanical systems designed to trap and release molecules from pores in response to a stimulus have been the subject of intensive investigation, in large part for their potential applications in precise drug delivery. Nanomaterials suitable for this type of operation must consist of both an appropriate container and a photo-activated moving component.

To achieve this, the UCLA researchers used mesoporous silica nanoparticles and coated the interiors of the pores with azobenzene, a chemical that can oscillate between two different conformations upon light exposure. Operation of the nanoimpeller was demonstrated using a variety of human cancer cells, including colon and pancreatic cancer cells. The nanoparticles were given to human cancer cells in vitro and taken up in the dark. When light was directed at the particles, the nanoimpeller mechanism took effect and released the contents.

Les chercheurs utilisent un silice poreux et appliquent un azobenzène dans les pores. L'azobenzene réagit différemment selon qu'il exposé à la lumière ou non. L'opération des nanomachines a été démontré sur des cellules cancéreuses du pancréas et du colon. Les nanoparticules ont été données aux cellles canécreuses à la noirceur et on a constaté l'activitation lorsqu'on a allumé la lumière.

The pores of the particles can be loaded with cargo molecules, such as dyes or anticancer drugs. In response to light exposure, a wagging motion occurs, causing the cargo molecules to escape from the pores and attack the cell. Confocal microscopic images showed that the impeller operation can be regulated precisely by the intensity of the light, the excitation time and the specific wavelength.

The study was conducted jointly by Jeffrey Zink, UCLA professor of chemistry and biochemistry, and Fuyu Tamanoi, UCLA professor of microbiology, immunology and molecular genetics and director of the signal transduction and therapeutics program at UCLA's Jonsson Comprehensive Cancer Center. Tamanoi and Zink are two of the co-directors for the Nano Machine Center for Targeted Delivery and On-Demand Release at the California NanoSystems Institute.

"We developed a mechanism that releases small molecules in aqueous and biological environments during exposure to light," Zink said. "The nanomachines are positioned in molecular-sized pores inside of spherical particles and function in aqueous and biological environments."

"The achievement here is gaining precise control of the amount of drugs that are released by controlling the light exposure," Tamanoi said. "Controlled release to a specific location is the key issue. And the release is only activated by where the light is shining."

"We were extremely excited to discover that the machines were taken up by the cancer cells and that they responded to the light. We observed cell killing as a result of programmed cell death," Tamanoi and Zink said.

This nanoimpeller system may open a new avenue for drug delivery under external control at specific times and locations for phototherapy. Remote-control manipulation of the machine is achieved by varying both the light intensity and the time that the particles are irradiated at the specific wavelengths at which the azobenzene impellers absorb.

"This system has potential applications for precise drug delivery and might be the next generation for novel platform for the treatment of cancers such as colon and stomach cancer," Zink and Tamanoi said. "The fact that one can operate the mechanism by remote control means that one can administer repeated small-dosage releases to achieve greater control of the drug's effect."

"Ce système peut ouvrir une nouvelle voie pour les médicaments appliqués avec précision et pourrait représenter la prochaien génération de traitement anti-cancer pour le cancer du ou le cancer de l'estomac. Un dosage plus petit et répété offre un plus grand contrôle de l,effet du médicament."

Tamanoi and Zink say the research represents an exciting first step in developing nanomachines for cancer therapy and that further steps are required to demonstrate actual inhibition of tumor growth.

La prochaine année pourrait bien être déterminante pour Bruno Therrien, ce Lavallois d'origine qui, depuis l'Université de Neuchâtel, en Suisse, tente de développer un nouveau produit pour améliorer les traitements contre le cancer.
Malgré les récents progrès dans la chimiothérapie anticancéreuse, cette maladie demeure l'une des plus craintes et ce, à travers la planète. On estime d'ailleurs que trois personnes sur dix en sera atteinte, un jour ou l'autre, et que le tiers d'entre elles en mourra.

«Il existe encore des types de cancer face auxquels nous sommes complètement désarmés, relate Bruno Therrien, de ses bureaux de Neuchâtel. C'est pourquoi nous avons choisi de nous attaquer à cette maladie. Nous aurions pu choisir de combattre la malaria, par exemple, mais elle ne touche pas les grand marchés, comme les États-Unis et l'Europe, alors personne n'aurait voulu investir dans un tel produit.»

«C'est triste, mais c'est la réalité, poursuit-il. Les maladies qui touchent les populations de pays défavorisés auraient pu être contrées depuis fort longtemps, mais l'industrie est ainsi faite. Si le produit développé n'est pas payant, il ne se retrouvera jamais sur le marché, aussi efficace et révolutionnaire puisse-t-il être.»

Tests sur des souris

En ce qui a trait au produit présentement développé par l'équipe de Bruno Therrien, le groupe de chimistes en est encore à l'étape in vitro, mais d'ici quelques mois, les tests sur animaux devraient s'amorcer.

«Pour le moment, nos expérience se limiteront à déterminer quelle est la dose limite que l'on peut donner aux souris avant qu'elles meurent, avance-t-il. Nous le ferons avec des souris atteintes du cancer, et avec d'autres en bonne santé. C'est ici le principe même de la chimiothérapie, qui consiste en prodiguer une dose limite d'un produit, pour combattre les cellules cancéreuses tout en gardant la personne en vie.»

Ce qui différencie leur produit des autres qui sont déjà sur le marché, c'est la combinaison d'un «photosensibilisant» avec des entités «organométalliques arène-ruthénium».

«Les cellules cancéreuses seront détruites à l'aide d'un type de médicament, le photosensibilisant, qui rend les cellules sensibles à la lumière, explique Bruno Therrien. Le médicament est absorbé par toutes les cellules, mais demeure plus longtemps dans les cancéreuses. Après quelques jours, le médicament est activé par une exposition à la lumière, qui active le médicament et qui tue les cellules cancéreuses, tout en épargnant les bonnes cellules.»

Son nouveau produit étant maintenant breveté, Bruno Therrien espère que les tests des prochaines années lui permettront de se retrouver sur le marché d'ici cinq ans.

«Le fait d'avoir obtenu un brevet nous donne une bonne notoriété, estime-t-il. Ça nous aidera certainement dans notre recherche d'investisseurs. Si tout se déroule comme prévu, notre produit se retrouvera d'abord sur le marché européen, puis aux États-Unis. Encore là, il devra être approuvé par la FDA (Food and Drug Administration), ce qui est tout un processus.»