Nanoparticules d’or

By combining an FDA-approved cancer immunotherapy with an emerging tumor-roasting nanotechnology, Duke University researchers improved the efficacy of both therapies in a proof-of-concept study using mice.

The potent combination also attacked satellite tumors and distant cancerous cells, completely curing two mice and effectively vaccinating one against the disease. The results appeared online in Scientific Reports on August 17.

"The ideal cancer treatment is non-invasive, safe and uses multiple approaches," said Tuan Vo-Dinh, the R. Eugene and Susie E. Goodson Professor of Biomedical Engineering, professor of chemistry, and director of the Fitzpatrick Institute for Photonics at Duke University. "We also aim at activating the patient's own immune system to eradicate residual metastatic tumors. If we can create a long-term anticancer immunity, then we'd truly have a cure."

The new approach relies on a "photothermal immunotherapy" technology developed by an interdisciplinary group of Duke researchers that uses lasers and gold nanostars to heat up and destroy tumors in combination with an immunotherapeutic drug.

This photothermal therapy hinges on the widely demonstrated fact that nanoparticles accumulate preferentially within a tumor due to its leaky vasculature.

While several researchers around the world are pursuing such techniques using nanoparticles, Vo-Dinh has pioneered the development of a unique type of nanoparticles called gold nanostars, which have the advantage of geometry. Because gold nanostars have multiple sharp spikes, they are able to capture the laser's energy more efficiently. This allows them work with less exposure, making them more effective deeper within a tissue.

"The nanostar spikes work like lightning rods, concentrating the electromagnetic energy at their tips," said Vo-Dinh. "We've experimented with these gold nanostars to treat tumors before, but we wanted to know if we could also treat tumors we didn't even know were there or tumors that have spread throughout the body."

To attack distant cancerous cells outside of the treatment site, Vo-Dinh teamed up with colleagues Brant Inman and Greg Palmer in the Departments of Surgery and Radiation Oncology at Duke University Medical Center, and Paolo Maccarini of Duke Biomedical Engineering. They combined this gold nanostar therapy with a cancer immunotherapy recently cleared by the FDA and in clinical use.

Normally, the body's immune system protects against the growth of cancerous cells. Many tumors, however, overproduce a molecule called PD-L1, which effectively disables T cells, the immune system's main soldiers.

Several pharmaceuticals are being developed to attempt to block the action of PD-L1, allowing the immune system to destroy the cancerous cells. Inman has been active in the early development and current clinical use of these drugs -- which were used in this study -- to treat bladder cancer.

In the experiment, the Duke researchers injected bladder cancer cells into both hind legs of a group of mice. After waiting for the tumors to grow, the researchers began trying different types of treatments -- but only on one of the legs.

Those that received no treatments all quickly succumbed to the cancer, as did those receiving only the gold nanostar phototherapy, because the treatment did nothing to affect the tumor in the untreated leg. While a few mice responded well to the immunotherapy alone, with the drug stalling both tumors, none survived more than 49 days.

The group treated with both the immunotherapy and the gold nanostar phototherapy fared much better, with two of the five mice surviving more than 55 days.

"When a tumor dies, it releases particles that trigger the immune system to attack the remnants," said Vo-Dinh. "By destroying the primary tumor, we activated the immune system against the remaining cancerous cells, and the immunotherapy prevented them from hiding."

The combined treatment worked so well that, in a bit of a surprise, one mouse is still alive nearly a year out with zero recurrence of the cancer. Even a month later, when the researchers injected more cancerous cells, the mouse's immune system attacked and destroyed them without a problem indicating a vaccine effect in the cured mouse.

"This is our goal -- our dream," said Vo-Dinh.

While researchers conducted this proof-of-concept experiment with a small number of mice, the results are encouraging. The Duke researchers now plan to follow up with larger cohorts and to work with other clinical researchers to test the treatment on mouse models of brain, breast and lung cancer.

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En combinant une immunothérapie contre le cancer approuvée par la FDA avec une nanotechnologie émergente, les chercheurs de l'Université de Duke ont amélioré l'efficacité des deux thérapies dans une étude de preuve de concept utilisant des souris.

La combinaison puissante a également attaqué des tumeurs satellites et des cellules cancéreuses éloignées, guérissant complètement deux souris et vaccinant efficacement contre la maladie. Les résultats sont apparus en ligne dans Scientific Reports le 17 août.

«Le traitement idéal contre le cancer est non invasif, sûr et utilise des approches multiples», a déclaré Tuan Vo-Dinh, R. Eugene et Susie E. Goodson, professeur de génie biomédical, professeur de chimie et directeur de l'Institut Fitzpatrick pour la photonique au Université de Duke. "Nous visons également à activer le système immunitaire du patient pour éradiquer les tumeurs métastatiques résiduelles. Si nous pouvons créer une immunité anticancéreuse à long terme, alors nous aurions vraiment un remède".

La nouvelle approche repose sur une technologie «immunothérapie photothermique» développée par un groupe interdisciplinaire de chercheurs de Duke qui utilise des lasers et des nanostars d'or pour chauffer et détruire les tumeurs en combinaison avec un médicament immunothérapeutique.

Cette thérapie photothermique repose sur le fait largement démontré que les nanoparticules s'accumulent préférentiellement dans une tumeur en raison de sa vasque sanguine.

Alors que plusieurs chercheurs du monde entier poursuivent ces techniques à l'aide de nanoparticules, Vo-Dinh a été le pionnier du développement d'un type unique de nanoparticules appelé nanostars d'or, qui ont l'avantage de la géométrie. Parce que les nanostars d'or ont plusieurs pointes pointues, ils sont capables de capturer l'énergie du laser plus efficacement. Cela leur permet de travailler avec moins d'exposition, ce qui les rend plus efficaces plus profondément dans un tissu.

"Les pointes de nanostar fonctionnent comme des éclairs, concentrant l'énergie électromagnétique à leurs conseils", a déclaré Vo-Dinh. "Nous avons expérimenté ces nanostars d'or pour traiter les tumeurs avant, mais nous voulions savoir si nous pourrions aussi traiter les tumeurs que nous ne savions même pas ou des tumeurs qui se sont répandues dans tout le corps".

Pour attaquer les cellules cancéreuses éloignées en dehors du site de traitement, Vo-Dinh s'est associé avec les collègues Brant Inman et Greg Palmer dans les départements de chirurgie et oncologie du rayonnement au Centre médical de l'Université Duke, et Paolo Maccarini, du génie biomédical de Duke. Ils ont combiné cette thérapie nanométrique d'or avec une immunothérapie contre le cancer récemment effacée par la FDA et en usage clinique.

Normalement, le système immunitaire du corps protège contre la croissance des cellules cancéreuses. De nombreuses tumeurs, cependant, surproduisent une molécule appelée PD-L1, qui désactive efficacement les cellules T, les principaux soldats du système immunitaire.

Plusieurs produits pharmaceutiques sont développés pour tenter de bloquer l'action de PD-L1, permettant au système immunitaire de détruire les cellules cancéreuses. Inman a été actif dans le développement précoce et l'utilisation clinique actuelle de ces médicaments - qui ont été utilisés dans cette étude - pour traiter le cancer de la .

Dans l'expérience, les chercheurs de Duke ont injecté des cellules de cancer de la vessie dans les deux pattes postérieures d'un groupe de souris. Après avoir attendu que les tumeurs grandissent, les chercheurs ont commencé à essayer différents types de traitements, mais seulement à l'une des jambes.

Ceux qui n'ont reçu aucun traitement ont rapidement succombé au cancer, de même que ceux qui ont reçu uniquement la photothérapie nanostar d'or, car le traitement n'a rien affecté la tumeur dans la jambe non traitée. Alors que quelques souris ont bien répondu à l'immunothérapie seule, le médicament bloquant les deux tumeurs, aucun n'a survécu plus de 49 jours.

Le groupe traité à la fois avec l'immunothérapie et la photothérapie avec des nanostars d'or s'est beaucoup amélioré, avec deux des cinq souris ayant survécu plus de 55 jours.

"Quand une tumeur meurt, elle libère des particules qui déclenchent le système immunitaire pour attaquer les restes", a déclaré Vo-Dinh. "En détruisant la tumeur primaire, nous avons activé le système immunitaire contre les cellules cancéreuses restantes, et l'immunothérapie les a empêchés de se cacher".

Le traitement combiné a fonctionné si bien que, en quelque sorte une surprise, une souris est encore en vie près d'un an avec une récurrence nulle du cancer. Même un mois plus tard, lorsque les chercheurs ont injecté plus de cellules cancéreuses, le système immunitaire de la souris les a attaqués et les a détruits sans problème indiquant un effet de vaccin chez la souris traitée.

"C'est notre but - notre rêve", a déclaré Vo-Dinh.

Alors que les chercheurs ont mené cette expérience de preuve de concept avec un petit nombre de souris, les résultats sont encourageants. Les chercheurs de Duke prévoient maintenant suivre des cohortes plus grandes et travailler avec d'autres chercheurs cliniques pour tester le traitement sur les modèles de souris du cancer du , du et du .

Mineko Kengaku, Tatsuya Murakami, and their colleagues from Kyoto University's Institute for Integrated Cell-Material Sciences (iCeMS) have developed a new method that modifies the surface of nanorods, making them more efficient in transporting cancer-killing genes into cells.

The method involves coating gold nanorods, which produce heat when exposed to a near-infrared laser, with the lipids oleate and DOTAP. The lipids enhance the nanorods' ability to interact with and penetrate cells.

The team also developed a gene carrier, known as a plasmid vector, which includes a 'heat shock protein' that is activated in response to heat.

First, the vector was bound to the 'enhanced green fluorescent protein' (EGFP) gene, and then transferred into mammalian cells by the lipid-coated gold nanorods. Exposing cells to near-infrared laser for ten seconds heated up the gold nanorods, turning on the EGFP gene. Surrounding, non-targeted cells showed little to no EGFP expression.

A protein called TRAIL was then added to the plasmid vector. TRAIL induces cell death in cancer cell lines. Infrared illumination of cells transfected by TRAIL-carrying nanorods led to a high cell death rate in surrounding cancer cells.

The lipid-coated gold nanorods could potentially help with molecular cancer therapies.

This new system "provides a unique opportunity for site-directed, light-inducible transgene expression in mammalian cells by a near-infrared laser, with minimal phototoxicity," conclude the researchers in their study published in the journal Scientific Reports.

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Mineko Kengaku, Tatsuya Murakami et leurs collègues de l'Institut des sciences intégrées des matériaux cellulaires (iCeMS) de l'Université de Kyoto ont développé une nouvelle méthode qui modifie la surface des nanorods, ce qui les rend plus efficaces dans le transport des gènes tuant le cancer dans les cellules.

La méthode implique le revêtement de nanorods d'or, qui produisent de la chaleur lorsqu'ils sont exposés à un laser à infrarouge proche, avec les lipides oléates et le DOTAP. Les lipides améliorent la capacité des nanorods à interagir avec les cellules et à les pénétrer.

L'équipe a également développé un porteur de gènes, connu sous le nom de vecteur plasmidique, qui comprend une «protéine de choc thermique» qui est activée en réponse à la chaleur.

Tout d'abord, le vecteur était lié au gène "protéine fluorescente verte améliorée" (EGFP), puis transféré dans des cellules de mammifères par les nanorods d'or enrobés de lipides. L'exposition des cellules au laser proche infrarouge pendant dix secondes a réchauffé les nanorods d'or, en allumant le gène EGFP. Les cellules non ciblées présentaient peu ou pas d'expression EGFP.

Une protéine appelée TRAIL a ensuite été ajoutée au vecteur plasmidique. TRAIL induit la mort cellulaire dans les lignées de cellules cancéreuses. L'illumination infrarouge de cellules transfectées par des nanorods porteurs de TRAIL a entraîné un taux élevé de mortalité cellulaire dans les cellules cancéreuses environnantes.

Les nanorods en or enduits de lipides pourraient potentiellement aider les thérapies contre le cancer moléculaire.

Ce nouveau système "offre une opportunité unique pour l'expression du transgène induite par la lumière dans les cellules de mammifères par un laser infrarouge proche, avec une phototoxicité minimale", concluent les chercheurs dans leur étude publiée dans la revue Scientific Reports.

Des nanoparticules d'or pour soigner le cancer ?


Injectées chez des patients touchés par un cancer, puis éclairées au laser, de minuscules particules d'or permettent de tuer les cellules cancéreuses.

L'or, matériau aux propriétés exceptionnelles, est utilisé pour créer des bijoux, mais aussi – on le sait moins – pour combattre le cancer. Plusieurs essais cliniques se déroulent actuellement aux États-Unis chez des patients traités à l'aide de nanoparticules d'or. Sous sa forme naturelle, l'or est un métal jaune, inerte chimiquement et inoxydable, ce qui fait de lui un matériau noble qui ne se dégrade pas au cours du temps. Ces propriétés, alliées à sa facilité à être façonné, en font le matériau de choix des joailliers.

L'or possède d'autres propriétés remarquables à l'échelle nanométrique, c'est-à-dire du milliardième de mètre. À cette échelle, les particules d'or prennent des couleurs variables, en fonction de leur forme et de leur taille. Cette propriété est utilisée depuis l'Antiquité pour colorer les verres et les faïences en leur donnant par exemple une couleur rubis intense. Lorsque les nanoparticules d'or sont éclairées par une source lumineuse, les électrons de conduction du métal sont excités par l'onde lumineuse et se mettent à osciller. Cette oscillation est particulièrement intense pour une couleur particulière du spectre lumineux. On parle alors de résonance.

En changeant la forme ou la taille des nanoparticules, il est possible de choisir la fréquence de résonance pour laquelle l'interaction avec la lumière est maximale. Les nanoparticules se comportent alors comme de minuscules antennes très efficaces et, bien qu'extrêmement petites et diluées, elles sont pourtant à l'origine des couleurs vives de nombreux vitraux. Une conséquence de cette interaction intense avec la lumière incidente est de provoquer un échauffement des nanoparticules. C'est cette propriété remarquable qui est à l'origine de l'utilisation des nanoparticules dans de nouvelles thérapies contre le cancer. Le principe est de détruire les tumeurs par photothermie, c'est-à-dire de chauffer localement les tumeurs « décorées » de nanoparticules d'or en les éclairant.

Un espoir nommé « photothermie »

Dans ce mode de traitement, la première étape consiste à injecter les nanoparticules d'or dans le flux sanguin du patient par une injection intraveineuse. L'or étant biocompatible, il ne présente a priori pas de danger pour la santé aux concentrations utilisées en thérapie, comme montré lors de nos travaux réalisés chez la souris. S'agissant d'applications en cours d'évaluation, les interrogations ne sont cependant pas encore toutes levées. Les nanoparticules d'or passent inaperçues pour le système de défense immunitaire. Leur taille nanométrique est typiquement cent fois plus petite que les cellules, ce qui leur permet de circuler librement dans le système sanguin et de pénétrer dans la tumeur.

Les nanoparticules doivent ensuite être concentrées au niveau des tumeurs. De nombreuses tumeurs sont très vascularisées – elles ont cette faculté de se doter d'un réseau de vaisseaux sanguins qui leur permet de croître. Profitant de cette voie d'accès, les nanoparticules s'accumulent naturellement à l'intérieur. Cet accroissement de la rétention au niveau des tumeurs est favorisé par une plus grande perméabilité des vaisseaux dont la structure est altérée au niveau des tumeurs.

Les nanoparticules d’or sont injectées à une souris porteuse d’une tumeur. Cinq heures plus tard, des coupes de la tumeur sont observées avec un microscope optique (photo du milieu). On constate que les nanoparticules d’or « décorent » le bord des vaisseaux sanguins. La photo de droite est un zoom sur un vaisseau sanguin, en microscopie électronique. On distingue deux globules rouges et des nanoparticules d’or à l’intérieur du vaisseau. Les nanoparticules vont s’accumuler dans la tumeur et pourront ensuite être éclairées pour chauffer et détruire la tumeur.

Les tumeurs ainsi « décorées » de nanoparticules d'or sont alors éclairées pour être chauffées et détruites. À cette étape, il faut relever un double défi. La lumière doit pénétrer dans les tissus jusqu'à la tumeur, mais les tissus sains, eux, ne doivent pas chauffer. Le choix de sa fréquence est donc essentiel. Il est en effet nécessaire d'éclairer les nanoparticules à leur fréquence de résonance, mais il est tout aussi nécessaire que les tissus sans nanoparticule n'absorbent pas cette lumière.

Si dans le domaine visible du spectre lumineux (correspondant à l'ensemble des couleurs de l'arc-en-ciel), notre corps absorbe la lumière, il n'en est pas de même dans le proche infrarouge. Nous pouvons le constater simplement en plaçant notre main sur une lumière blanche intense. Seul le rouge, à la limite de l'infrarouge, parvient à traverser les tissus de la main. Cette gamme du spectre dans le proche infrarouge est souvent désignée par le terme de « fenêtre thérapeutique », celle qui peut être utilisée dans un but de traitement médical. Dans le visible, c'est essentiellement l'hémoglobine qui absorbe cette lumière ; alors que, plus loin dans l'infrarouge, c'est l'eau contenue dans notre corps.

Des nanoparticules aux formes particulières

En jouant sur la forme des nanoparticules, il est possible d'ajuster leur résonance pour cibler la fenêtre thérapeutique du proche infrarouge. Cela est réalisé par exemple pour des nanoparticules formées d'un cœur de silice et d'une coquille d'or, pour des nano-bâtonnets d'or ou des nano-cages prenant la forme de cubes poreux. Des études précliniques (chez l'animal) ont permis de tester l'efficacité et la sécurité des nanoparticules d'or sous de nombreuses formes. Dans la fenêtre thérapeutique du spectre, la lumière traverse notre corps, mais celui-ci n'est pas totalement transparent.

La lumière, qui finit par ressortir, est néanmoins fortement diffusée par les tissus. Il est par exemple impossible de voir les os de cette façon, alors qu'on le fait lors d'une radiographie. Il est également très difficile de focaliser un faisceau lumineux sur une tumeur depuis l'extérieur du corps, car celui-ci traverse des tissus avant de l'atteindre. Aussi, il est courant (dans les expériences menées sur des animaux) d'éclairer les tumeurs au plus près, en introduisant à travers la peau une aiguille munie d'une fibre optique reliée à un laser infrarouge. L'intensité lumineuse est alors beaucoup plus grande localement.

Des essais en cours dans les cancers de la tête et du cou

Sous l'action de la lumière, les nanoparticules d'or chauffent et « cuisent » la tumeur, détruisant les cellules cancéreuses à proximité. Des études probantes ont été menées sur des modèles animaux, par exemple pour les cancers du cerveau, de la prostate et du pancréas. Des essais cliniques sont en cours aux États-Unis chez des patients touchés par des cancers de la tête et du cou réfractaires aux traitements classiques, du poumon et de la prostate, avec la thérapie AuroLase (Nanospectra Bioscience). Alternativement, les nanoparticules peuvent être utilisées non en tant qu'arme directe contre la tumeur, mais en tant que transporteur (on parle d'un vecteur) pour y libérer des molécules une fois arrivées à destination, par exemple des médicaments. Cela nécessite un chauffage moins important. Cette vectorisation doit permettre de diminuer la toxicité des traitements en ciblant précisément les cellules cancéreuses.

La stratégie du cheval de Troie

Il est possible d'augmenter la pénétration des nanoparticules d'or dans les tumeurs, au-delà du simple effet d'accumulation passive. On les rend plus fonctionnelles en les recouvrant de molécules (anticorps) qui vont spécifiquement se fixer sur les cellules cancéreuses, dont elles reconnaissent des protéines présentes sur leur membrane. D'autres techniques alternatives adoptent la stratégie du « cheval de Troie ». Elles consistent à utiliser une sorte de globules blancs, les macrophages, que l'on remplit de nanoparticules d'or afin de pénétrer plus profondément dans les tumeurs.

La photothermie à partir de nanoparticules d'or représente une nouvelle thérapie prometteuse pour le traitement du cancer. Elle a commencé à être utilisée à titre expérimental chez des patients pour certains cancers spécifiques. De nombreuses recherches sont encore nécessaires avant de la proposer plus largement. Dans le futur, la technique devra cibler plus efficacement la tumeur, et elle seule. Poussée par une recherche en pleine effervescence, cette thérapie devrait être disponible, en complément des thérapies existantes comme la radiothérapie ou la chimiothérapie, d'ici quelques années.

*Emmanuel Fort est professeur à l'Institut Langevin, spécialiste de l'interaction onde-matière (ESPCI Paris).

Scientists at Brigham and Women's Hospital have developed a novel method for delivering therapeutic molecules into cells. The method harnesses gold nanoparticles that are electrically activated, causing them to oscillate and bore holes in cells' outer membranes and allowing key molecules -- such as DNA, RNA, and proteins -- to gain entry. Unlike other approaches, the nanoparticles are not tethered to their biological cargo, a refinement that can boost therapeutic potency and effectiveness.

The research team, led by Hadi Shafiee, PhD, assistant professor at Brigham and Women's Hospital, together with first author Mohamed Shehata Draz, PhD, evaluated the technique's ability to deliver a DNA vaccine -- specifically, one against the hepatitis C virus (HCV) -- into mice. They found that it induced a strong immune response, reflected by high levels of anti-HCV antibodies and immune cells that secrete specific inflammatory hormones. Importantly, Shafiee and his colleagues detected no signs of toxicity in the mice throughout the study period, which lasted nearly 3 months.

"Our concept is unique," says Draz. "Both the electric field parameters and the nanoparticle properties can be augmented to perform other important functions, such as precisely removing cells or blood clots."

There is growing interest in DNA vaccines. First, they offer a potential alternative to conventional vaccines, which are sometimes constructed using weakened microbes -- either whole or specific parts. These foreign substances can pose risks to patients, which could potentially be minimized if DNA -- now readily synthesized in the laboratory -- is used instead. DNA vaccines also show promise as a tool for taming cancer growth.

Although Draz, Shafiee, and their colleagues began by applying their novel nanoparticle method to DNA vaccines, they underscore its wide-ranging applications.

"One of the really exciting aspects of this new method is that it enables drug delivery into tissues or cells in a universal way," says Shafiee. "We are eager to explore its use for other important biological molecules, including RNA."

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Les scientifiques de Brigham and Women's Hospital ont mis au point une nouvelle méthode pour délivrer des molécules thérapeutiques dans les cellules. La méthode exploite les nanoparticules d'or qui sont activées électriquement, les faisant osciller et percer des trous dans les membranes externes des cellules et permettant à des molécules clés - comme l'ADN, l'ARN et les protéines - d'entrer. Contrairement à d'autres approches, les nanoparticules ne sont pas attachées à leur cargaison biologique, un raffinement qui peut stimuler la puissance thérapeutique et l'efficacité.

L'équipe de recherche, dirigée par Hadi Shafiee, Ph.D., professeur adjoint au Brigham and Women's Hospital, en collaboration avec le premier auteur, Mohamed Shehata Draz, Ph.D., a évalué la capacité de la technique à délivrer un vaccin ADN - en particulier contre le virus de l'hépatite C ) - chez la souris. Ils ont découvert que cela induisait une forte réponse immunitaire, reflétée par des niveaux élevés d'anticorps anti-HVC et de cellules immunitaires qui sécrètent des hormones inflammatoires spécifiques. Fait important, Shafiee et ses collègues n'ont pas détecté de signes de toxicité chez les souris tout au long de la période d'étude, qui a duré près de 3 mois.

«Notre concept est unique, affirme Draz. «Les paramètres du champ électrique et les propriétés des nanoparticules peuvent être augmentés pour accomplir d'autres fonctions importantes, comme l'élimination précise des cellules ou des caillots sanguins.

Il ya un intérêt croissant pour les vaccins à ADN. Tout d'abord, ils offrent une alternative potentielle aux vaccins classiques, qui sont parfois construits à l'aide de microbes affaiblis - des parties entières ou spécifiques. Ces substances étrangères peuvent présenter des risques pour les patients, ce qui pourrait être minimisé si l'ADN - maintenant facilement synthétisé dans le laboratoire - est utilisé à la place. Les vaccins ADN semblent également prometteurs en tant qu'outil pour apprivoiser la croissance du cancer.

Bien que Draz, Shafiee, et leurs collègues ont commencé par appliquer leur nouvelle méthode de nanoparticules à des vaccins à ADN, ils soulignent ses applications de grande envergure.

«L'un des aspects vraiment excitants de cette nouvelle méthode est qu'elle permet l'administration de médicaments dans les tissus ou les cellules d'une manière universelle», explique Shafiee. "Nous sommes impatients d'explorer son utilisation pour d'autres molécules biologiques importantes, y compris l'ARN."

Although many cancer patients respond favorably to immunotherapies such as nivolumab and pembrolizumab, most patients do not. Blame for treatment failures is usually attributed to so-called "cold" tumors, those that do not attract T-cell infiltration and may lack key T-cell targets -- the mutated proteins known as neoantigens.

Teams from the University of Chicago and Johns Hopkins University have published a pair of related studies looking at biomarkers involved in the immune system's response to tumors in the Nov. 7 issue of the Proceedings of the National Academy of Sciences.

Mutational load plays a limited role

The University of Chicago study, looking at 266 metastatic melanomas, found no difference in the number or types of neoantigens found in "hot" T-cell-inflamed and "cold" non-T-cell-inflamed tumors. The study provides evidence that the lack of T-cell activation and infiltration in non-T-cell-inflamed tumors was more likely caused by the inability to recruit and activate a specific group of dendritic cells, which process antigens and present them to T cells.

Instead of the presence of fewer antigens, "we found that these tumors are full of antigens but lack evidence for a subset of dendritic cells, known as Batf3 DCs," said Thomas Gajewski, MD, PhD, professor of pathology and medicine at the University of Chicago and senior author of the study.

"Those cells initiate immune reactions," he said. "Understanding this process gets us closer to treatments that will expand the percentage the patients who respond to anti-PD-1 drugs and other immunotherapies."

"This model," the authors wrote, "accounts for more of the available data than does the hypothesis that this subset of tumors lacks antigens for recognition."

The results come as a relief for those in the field, explained Stefani Spranger, PhD, senior post-doctoral fellow at the University of Chicago and the study's co-lead author.

"There was widespread concern that activating T cells might require some baseline level of mutational burden in the tumor environment," she said. "If inflammation and the presence of mutations were tightly linked, then the mutations that could trigger an immune response might not be present in un-inflamed tumors. So, even if we lured T cells in, they might not see any good targets."

"Fortunately, this was not the case," she added. "We found abundant good antigens, as many in non-inflamed as in T-cell-inflamed tumors. Now we have to devise better ways to get the T cells over the wall and into non-inflamed tumors."

"This research lays a framework for understanding the spectrum of T cell inflammation across tumor types and emphases that mutational density and neo-antigen load are not the only factor driving responsiveness to checkpoint immunotherapy," added co-first author Jason Luke, MD, assistant professor of medicine at the University of Chicago. "As biomarkers of responsiveness develop, we will need to analyze multiple forms of data in individual patients to maximize treatment outcomes."

There are tools to do this, suggests Gajewski. "We are looking at ways to manipulate various pathways, such as using STING agonists or Wnt/Beta-catenin pathway blockers, which can limit T-cell infiltration of the tumor environment." Locally manipulating the signaling systems that restrict T cell access could be therapeutic.

The National Cancer Institute and Bristol Meyers Squibb funded this research. Additional authors include Riyue Bao, Yuanyuan Zha, Kyle Hernandez, Yan Li, Alexander Gajewski and Jorge Andrade.

Five factors that predict survival

The Johns Hopkins scientists studied 3,500 tumor samples among nine cancer types recorded in The Cancer Genome Atlas to analyze five biomarkers of immune activity within tumors. They include: whether the microenvironment within a tumor is inflamed, the number of mutations present in tumor cells, and expression levels of immune-system related proteins called PD-1, PD-L1, and PD-L2, which can be coordinately expressed in the environment surrounding a tumor to ward off an immune system attack.

"Scientists have been looking at these markers independently, but we wanted to know how they relate to each other and which was most influential in patients' survival," said associate professor of dermatology and pathology at the Johns Hopkins University School of Medicine and member of the Johns Hopkins Kimmel Cancer Center and its Bloomberg-Kimmel Institute for Cancer Immunotherapy.

Taube and her team found that all five factors were important in predicting survival of patients with metastatic melanoma. Four of the factors -- PD-1, PD-L1, PD-L2 and inflammation -- have very tight links, they say, and their research suggests that when expression levels of these factors are high, they are more important in predicting patients' survival than the amount of mutations present in the tumor. However, when these factors are low, mutational load plays an important role in predicting survival.

"This is an important step in understanding how to develop multifactorial-biomarkers for predicting patient outcomes," Taube said.

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Bien que de nombreux patients atteints de cancer répondent favorablement aux immunothérapies telles que le nivolumab et le pembrolizumab, la plupart des patients ne le font pas. Le blâme pour les échecs thérapeutiques est généralement attribué aux tumeurs dites "froides", celles qui n'attirent pas l'infiltration des cellules T et peuvent manquer des cibles clés des lymphocytes T - les protéines mutées connues sous le nom de néoantigènes.

Des équipes de l'Université de Chicago et de l'Université Johns Hopkins ont publié une paire d'études connexes portant sur les biomarqueurs impliqués dans la réponse du système immunitaire aux tumeurs dans le numéro du 7 novembre des Actes de l'Académie nationale des sciences.

La charge mutationnelle joue un rôle limité

L'étude de l'Université de Chicago, qui porte sur 266 mélanomes métastatiques, n'a trouvé aucune différence dans le nombre ou les types de néoantigènes détectés dans les tumeurs inflammatoires des cellules T «chaudes» et les tumeurs «non froides» des lymphocytes T. L'étude montre que le manque d'activation et d'infiltration des lymphocytes T dans les tumeurs non atteintes de lymphocytes T était plus probablement causé par l'impossibilité de recruter et d'activer un groupe spécifique de cellules dendritiques qui traitent les antigènes et les présentent aux cellules T .

Au lieu de la présence de moins d'antigènes, «nous avons constaté que ces tumeurs sont pleines d'antigènes, mais manque de preuves pour un sous-ensemble de cellules dendritiques, connu sous le nom Batf3 DC», a déclaré Thomas Gajewski, MD, PhD, professeur de pathologie et de médecine à l'Université De Chicago et auteur principal de l'étude.

"Ces cellules déclenchent des réactions immunitaires", at-il dit. «La compréhension de ce processus nous rapproche des traitements qui augmenteront le pourcentage de patients qui répondent aux médicaments anti-PD-1 et à d'autres immunothérapies.

«Ce modèle, écrivent les auteurs, rend compte de plus de données disponibles que l'hypothèse que ce sous-ensemble de tumeurs manque d'antigènes pour la reconnaissance.

Les résultats viennent comme un soulagement pour ceux sur le terrain, a expliqué Stefani Spranger, Ph.D., post-doctorant senior à l'Université de Chicago et co-chef de l'étude de l'auteur.

"Il y avait une crainte générale que l'activation des lymphocytes T pourrait exiger un certain niveau de base de charge mutationnelle dans l'environnement de la tumeur", at-elle dit. "Si l'inflammation et la présence de mutations étaient étroitement liées, alors les mutations qui pourraient déclencher une réponse immunitaire pourraient ne pas être présents dans les tumeurs non enflammées. Ainsi, même si nous attiré les cellules T, ils pourraient ne pas voir de bonnes cibles.

"Heureusement, ce n'était pas le cas", at-elle ajouté. «Nous avons trouvé de bons antigènes en abondance, autant dans les tumeurs non enflammées que dans les tumeurs des cellules T. Maintenant, nous devons trouver de meilleures façons de faire passer les cellules T au-dessus du mur et dans les tumeurs non enflammées.

"Cette recherche établit un cadre pour la compréhension du spectre de l'inflammation des cellules T à travers les types de tumeurs et les emphases que la densité mutationnelle et la charge de néo-antigène ne sont pas le seul facteur de réactivité à l'immunothérapie checkpoint", a ajouté co-premier auteur Jason Luke, Professeur de médecine à l'Université de Chicago. «À mesure que les biomarqueurs de la réactivité se développeront, nous devrons analyser de multiples formes de données chez les patients afin de maximiser les résultats du traitement.

Il ya des outils pour le faire, suggère Gajewski. "Nous cherchons des façons de manipuler diverses voies, comme l'utilisation d'agonistes de STING ou des bloqueurs de Wnt / bêta-caténine , qui peuvent limiter l'infiltration de celllules T dans l'environnement de la tumeur. La manipulation locale des systèmes de signalisation qui restreignent l'accès des lymphocytes T pourrait faire l'objet d'une thérapeutique.

Le National Cancer Institute et Bristol Meyers Squibb ont financé cette recherche. Parmi les autres auteurs figurent Riyue Bao, Yuanyuan Zha, Kyle Hernandez, Yan Li, Alexander Gajewski et Jorge Andrade.

Cinq facteurs qui prédisent la survie

Les chercheurs de Johns Hopkins ont étudié 3500 échantillons de tumeurs parmi neuf types de cancer enregistrés dans The Cancer Genome Atlas pour analyser cinq biomarqueurs de l'activité immunitaire au sein des tumeurs. Ils comprennent: si le microenvironnement au sein d'une tumeur est enflammé, le nombre de mutations présentes dans les cellules tumorales et les niveaux d'expression des protéines apparentées au système immunitaire appelées PD-1, PD-L1 et PD-L2, qui peuvent être exprimées de manière coordonnée et l'environnement entourant une tumeur pour éviter une attaque du système immunitaire.

«Les scientifiques ont examiné ces marqueurs indépendamment, mais nous voulions savoir comment ils se rapportent les uns aux autres et qui a été le plus influent dans la survie des patients», a déclaré professeur agrégé de dermatologie et de pathologie à l'Université Johns Hopkins School of Medicine et membre de Le Johns Hopkins Kimmel Cancer Center et son Bloomberg-Kimmel Institute for Cancer Immunotherapy.

Taube et son équipe ont constaté que tous les cinq facteurs étaient importants pour prédire la survie des patients atteints de mélanome métastatique. Quatre des facteurs - PD-1, PD-L1, PD-L2 et l'inflammation - ont des liens très étroits, disent-ils, et leurs recherches suggèrent que lorsque les niveaux d'expression de ces facteurs sont élevés, ils sont plus importants dans la prévision de la survie des patients que la quantité de mutations présentes dans la tumeur. Cependant, lorsque ces facteurs sont faibles, la charge mutationnelle joue un rôle important dans la prédiction de la survie.

«Il s'agit d'une étape importante pour comprendre comment développer des biomarqueurs multifactoriels pour prédire les résultats des patients», a déclaré Taube.

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Tagging gold nanoparticles with a small dose of radiation has helped researchers trace the precious metal as it delivers a drug right into the heart of cancer cells, according to new laboratory research being presented at the 2016 National Cancer Research Institute (NCRI) Cancer conference.

Researchers from the CRUK/MRC Oxford Institute for Radiation Oncology have been working on better ways to transport a drug directly into the control room of cancer cells, where the chromosomes are kept. This specific drug targets a molecule -- telomerase -- that builds up the protective caps at the end of chromosomes called telomeres.

In most cells of the body, telomeres act like an in-built timer to ensure that the cell does not live past its expiry date. Telomeres shorten each time the cell divides. Once a critical length is reached, the cell can no longer divide and it dies. Cancer cells manage to get around this safety check by reactivating telomerase allowing them to continue to grow out of control.

One of the biggest hurdles in treating cancer is getting effective drugs into cancer cells, particularly to where the chromosomes are stored. Gold nanoparticles have proven to be well suited to being absorbed into cells, safely delivering drugs that could otherwise be blocked.

By engineering the gold nanoparticles and adding the radioactive tracer, the researchers were able to prove that their drug was reaching the desired target in skin cancer cells grown in the lab and was shutting telomerase down, halting cancer's growth.

While the radioactive tracer was used to precisely follow the drug in this study, the same method can also be used to deliver a dose of radioactivity to cancer cells, helping to kill them. This second dose is especially powerful because inactivation of telomerase makes cancer cells more sensitive to radiation.

Professor Kate Vallis, lead researcher based at the CRUK/MRC Oxford Institute for Radiation Oncology, said: "Gold is precious in more than one way. We have used tiny gold nanoparticles loaded with targeted drugs to kill cancer cells in the laboratory. Our long term goal is to design new treatments for cancer patients based on this promising approach."

Sir Harpal Kumar, Cancer Research UK's chief executive, said: "Gold has been used in medicine for many years and this research adds further insight into its potential. Ensuring that treatment is accurately targeted at cancer and avoids healthy cells is the goal for much of cancer research, and this is an exciting step towards that."

Dr Karen Kennedy, Director of the NCRI, said: "Research continues to shed light on how cancer cells behave and how to effectively deliver a lethal payload to the tumour. This exciting research offers that potential and needs further investigation to see how it would be used in patients. The future looks exciting with research such as this improving the way the disease is treated."

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Le fait de marquer des nanoparticules d'or avec une petite dose de rayonnement a aidé les chercheurs à retracer le métal précieux car il livre un médicament directement dans le cœur des cellules cancéreuses, selon une nouvelle recherche en laboratoire présentée à l'Institut national de recherche sur le cancer 2016.

Des chercheurs du CRUK / MRC de l'Oxford Institute for Radiation Oncology ont travaillé sur de meilleurs moyens de transporter un médicament directement dans la salle de contrôle des cellules cancéreuses, où les chromosomes sont conservés. Ce médicament spécifique cible une molécule - télomérase - qui construit les bouchons de protection à la fin des chromosomes appelés télomères.

Dans la plupart des cellules du corps, les télomères agissent comme un temporisateur intégré pour s'assurer que la cellule ne vit pas après sa date d'expiration. Les télomères raccourcissent chaque fois que la cellule se divise. Une fois une longueur critique est atteinte, la cellule ne peut plus diviser et elle meurt. Les cellules cancéreuses réussissent à contourner ce contrôle de sécurité en réactivant la télomérase, ce qui leur permet de continuer à se développer hors de contrôle.

Un des plus grands obstacles dans le traitement du cancer est d'obtenir des médicaments efficaces dans les cellules cancéreuses, en particulier à l'endroit où les chromosomes sont stockés. Les nanoparticules d'or se sont révélées être bien adaptées pour être absorbées dans les cellules, délivrant en toute sécurité des médicaments qui pourraient autrement être bloqués.

En ingéniant les nanoparticules d'or et en ajoutant le traceur radioactif, les chercheurs ont été en mesure de prouver que leur médicament atteignait la cible désirée dans les cellules cancéreuses de la peau cultivées en laboratoire et a fermé la télomérase vers et stopper la croissance du cancer.

Alors que le traceur radioactif a été utilisé pour suivre précisément le médicament dans cette étude, la même méthode peut également être utilisée pour délivrer une dose de radioactivité aux cellules cancéreuses, aidant à les tuer. Cette deuxième dose est particulièrement puissante car l'inactivation de la télomérase rend les cellules cancéreuses plus sensibles au rayonnement.

"L'or est précieux à plus d'un titre." Nous avons utilisé de minuscules nanoparticules d'or chargées de médicaments ciblés pour tuer les cellules cancéreuses en laboratoire. Le but est de concevoir de nouveaux traitements pour les patients atteints de cancer basé sur cette approche prometteuse.

Sir Harpal Kumar, directeur général de Cancer Research UK, a déclaré: «L'or a été utilisé en médecine pendant de nombreuses années et cette recherche ajoute un aperçu de son potentiel. Assurer que le traitement est précisément ciblée sur le cancer et éviter les cellules saines est l'objectif pour beaucoup de recherches sur le cancer, et c'est une étape passionnante vers cela. "

Le Dr Karen Kennedy, directrice du CNRI, a déclaré: «Les recherches continuent de faire la lumière sur la façon dont les cellules cancéreuses se comportent et sur la façon de livrer efficacement une charge utile létale à la tumeur. L'avenir semble excitant avec des recherches telles que l'amélioration de la façon dont la maladie est traitée.

Des chercheurs de l'Imperial College de Londres et du laboratoire Chimie de la matière condensée de Paris (CNRS/Collège de France/UPMC) ont conçu et élaboré des nanoparticules hybrides d'or et de silice, qui agissent comme de véritables « couteaux-suisses » thérapeutiques.

Testées sur des cellules humaines en culture et chez la souris, elles permettent de combiner deux modes de traitement des tumeurs et trois techniques d'imagerie. Elles auraient notamment une capacité de stockage et de transport des médicaments plus importante que les vecteurs actuellement sur le marché, ce qui ouvre de grandes perspectives en cancérologie.

Pour réussir l'exploit de concevoir ces nanovecteurs polyvalents, cette équipe internationale de chimistes et de spécialistes d'ingénierie biomédicale a synthétisé des objets hybrides, constitués d'une coque de silice nanoporeuse abritant des nanoparticules d'or aux propriétés exceptionnelles : les clusters d'or.

En faisant « infuser » des coques en silice poreuses avec des précurseurs d'or, les chercheurs ont réussi à former des clusters d'or dans les pores de l'enveloppe et des nanoparticules d'or plus grosses dans la cavité centrale. Cette structure de « hochet quantique » est stable en solution aqueuse ; elle pénètre au cœur des cellules sans toxicité, et préserve les propriétés optiques et magnétiques des clusters d'or, tout en permettant de maximiser leur capacité de stockage de médicament.

L'incorporation d'or, hydrophobe, dans la sphère de silice a permis d'accroître très significativement les capacités de stockage de doxorubicine, un agent anticancéreux souvent difficile à stabiliser dans ce genre de matrice poreuse. Les chercheurs estiment que, par rapport aux vecteurs actuellement commercialisés (de type liposome), la proportion des molécules qui atteindraient leur cible passerait de 5 % à 95 %.

A cette capacité de transport de médicaments s'ajoute un potentiel en thérapie photo-thermique : en effet, lorsqu'elles sont activées par un laser infrarouge, les particules contenant des clusters d'or émettent une fluorescence infrarouge, mais aussi suffisamment de chaleur pour tuer les cellules cancéreuses : leur température s'élève ainsi jusqu'à 51°C, ce qui cause leur mort. Chez la souris, cela a permis de réduire de 55 % la masse tumorale après un seul traitement.

Cette production de chaleur peut être exploitée aussi dans un objectif d'imagerie : elle provoque une dilatation transitoire des clusters d'or, ce qui produit des ultrasons, détectables comme lors d'une échographie. Par ailleurs, la fluorescence émise par les particules stimulées au laser traverse les tissus (qui n'absorbent pas les infrarouges de cette longueur d'onde) : elle peut donc être mesurée de manière non invasive.

Enfin, pour des tailles inférieures à 2 nanomètres, l'or devient magnétique. Il est donc possible d'utiliser les hochets quantiques comme agent de contraste pour l'imagerie par résonance magnétique (IRM). Ces trois méthodes d'imagerie (imagerie par fluorescence infrarouge, imagerie photo-acoustique et IRM) permettent d'observer la tumeur de manière complémentaire.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Des nanoparticules de palladium radioactif recouvertes d’or permettraient de s’attaquer à des tumeurs cancéreuses plus efficacement que ne le font les méthodes traditionnelles de radiothérapie et de curiethérapie, a affirmé une chercheuse de l’Université Laval dans le cadre du congrès de l’Association francophone pour le savoir (Acfas) qui débutait lundi à l’Université Concordia.


Depuis quelques années, la curiethérapie est proposée principalement aux patients atteints de cancer de la prostate, car elle permet une irradiation beaucoup plus localisée. Elle réduit du coup l’exposition aux radiations des tissus sains à proximité de la tumeur, et prévient ainsi le principal effet secondaire de la radiothérapie classique.


Jusqu’à maintenant, la curiethérapie a consisté à insérer une centaine d’implants de la taille de grains de riz (4,5 mm de longueur sur un millimètre de largeur) dans la prostate, dont la taille équivaut à celle d’un abricot. Mais l’insertion de ces implants dans la tumeur est très douloureuse, car elle nécessite le recours à une grosse aiguille. De plus, la répartition des implants n’est pas toujours très uniforme et concentrée, ce qui fait que des organes sains peuvent être irradiés.


Diane Djoumessi Lekeufack, stagiaire postdoctorale en chimie des matériaux à l’Université Laval sous la direction de Marc-André Fortin, s’est appliquée à synthétiser des nanoparticules dotées d’un coeur de palladium 103 radioactif et recouvertes d’or. « Cette couche d’or possède une propriété de radiosensibilisation », souligne la scientifique. « Lorsque le photon émis par le palladium radioactif interagit avec l’or, il induit la création d’une cascade d’électrons Auger. Ces électrons sont très agressifs envers les cellules cancéreuses. La couche d’or permet ainsi de rehausser la dose de radiation délivrée par les nanoparticules de palladium », souligne-t-elle.


La couche d’or offre aussi une surface sur laquelle il est possible de greffer des molécules qui permettront de reconnaître spécifiquement les cellules cancéreuses, permettant ainsi de cibler encore mieux le cancer et d’épargner les cellules saines. De plus, l’or est biocompatible, il n’est donc pas toxique.



Ciblé et moins douloureux


À ce jour, Diane Djoumessi Lekeufack a mis au point une méthode de synthèse permettant de produire rapidement ces nanoparticules de palladium revêtues d’or. Elle a confirmé que ces nanoparticules sont stables, qu’elles conservent leurs propriétés dans un milieu s’apparentant à celui du corps humain.


Selon la chercheuse, ces nanoparticules sont très prometteuses, car elles présentent de nombreux avantages. « Comme elles se présentent sous forme d’une solution, il est ainsi possible d’utiliser une aiguille plus fine pour les administrer, l’intervention en sera moins douloureuse. Qui plus est, il est également plus facile de focaliser leur administration sur un tissu particulier. » L’équipe de Marc-André Fortin s’apprête maintenant à commencer des études chez l’animal.


La curiethérapie, aussi appelée brachythérapie, utilisant des nanoparticules pourra servir à traiter divers types de cancer, parmi lesquels les cancers de la , du et de l’ .

Traitement ciblé contre le cancer : la piste des nanoparticules "intelligentes"

http://www.bulletins-electroniques.com/actualites/75307.htm

Des nanoparticules d'or pourraient constituer un nouveau vecteur permettant un traitement ciblé efficace contre le cancer, en dépassant les limites actuelles de la radiothérapie. C'est en tout cas ce que suggèrent les résultats d'une étude qui établit la possibilité de cibler les cellules cancéreuses tout en épargnant les cellules saines. L'auteur de l'étude, le Dr Shunying Liu de l'East Chinese Normal University de Shanghai (ECNU) a ainsi déclaré : "Les effets thérapeutiques de la plupart des principes actifs utilisés dans la lutte contre le cancer sont limités car ils empêchent le développement des cellules (y compris saines). Surmonter ce problème demeure un grand défi pour la chimiothérapie. Dans notre étude, nous avons placé un peptide permettant de cibler spécifiquement les cellules cancéreuses".

Le traitement ciblé consiste à transporter directement des molécules actives jusqu'à un élément biologique particulier (la cible). Ce type de méthode permet de réduire les effets secondaires indésirables liés à la radiothérapie classique, puisque les cellules saines sont beaucoup moins exposées au principe actif qu'en cas de traitement non ciblé. Les nanoparticules permettent de vectoriser ainsi les principes actifs dans le corps jusqu'à la cellule cible. Tout l'enjeu de développer ces traitements est de permettre aux patients souffrant d'un cancer d'être pris en charge dans de meilleures conditions.

La structure utilisée pour cibler les cellules cancéreuse est constituée d'une nanoparticule recouverte d'une fine couche d'or à la surface de laquelle sont fixés des peptides. C'est grâce à ces peptides que la particule peut se fixer spécifiquement sur des récepteurs des cellules cancéreuses, absents des cellules saines. L'acidité propre à l'environnement des cellules cancéreuses déclenche ensuite la libération des principes actifs associés à ces nanoparticules. Outre ces propriétés, la structure particulière de ces nanoparticules (due à la présence d'or) leur permet aussi d'absorber les rayons dans le proche infra-rouge et de les convertir en chaleur, ouvrant des possibilités très intéressantes pour traiter le cancer par hyperthermie, en exposant spécifiquement les cellules cancéreuse à de fortes températures pour les détruire.

Les chercheurs de l'ECNU, ont élaboré un composant de ce type en combinant des nanoparticules d'un diamètre de 200 nanomètres (soit plus de dix fois plus petites qu'un globule rouge) avec la Doxorubucine un principe actif fréquemment utilisé contre le cancer, et le peptide A54 permettant le ciblage. Testée sur des cellules cancéreuses issues de foie humain, l'assimilation par les cellules cancéreuses des nanostructures associées au peptide est apparue trois fois plus importante qu'en absence du peptide de ciblage. Dans les deux cas, les cellules saines retiennent beaucoup moins bien ces nanoparticules et sont épargnées par le traitement. Lorsqu'il était associé à une forte chaleur, le traitement par nanoparticules a donné des résultats tout à fait remarquables, en comparaison avec la radiothérapie classique, suggérant le potentiel de ce type de méthodes.

La prochaine étape sera de tester ce traitement in vivo chez la souris. L'étude portera notamment sur l'influence de la taille de ces nanoparticules sur l'efficacité du traitement.

Le cancer de la est la forme de cancer la plus répandue chez les hommes au Canada. En 2013, 23 600 hommes recevront un diagnostic de cancer de la prostate, tandis que 3900 en mourront, selon les estimations de la Société canadienne du cancer. La survie relative est de 96% après cinq ans.

Les traitements sont efficaces, mais pourraient l'être davantage, estiment des chercheurs du CHU de Québec.L'équipe de Marc-André Fortin, professeur agrégé au département de génie des mines, de la métallurgie et des matériaux de l'Université Laval, travaille actuellement à démontrer que l'or, sous forme de nanoparticules, peut décupler l'efficacité de la radiothérapie actuelle. «Des études théoriques ont été concluantes, mais nous sommes les premiers à tenter de démontrer en laboratoire la validité de ces études théoriques », indique Marc-André Fortin, aussi chercheur au Laboratoire de biomatériaux pour l'imagerie médicale du CHU de Québec. Les travaux de ces scientifiques pourraient révolutionner le traitement du cancer de la prostate. Et potentiellement celui du cancer du .

Actuellement, le cancer de la prostate est très souvent traité par radiothérapie externe. «Le problème de la radiothérapie externe, c'est qu'elle pénètre de l'extérieur à forte dose et peut causer des blessures aux tissus supérieurs. Des tissus sains sont ainsi touchés», explique le chercheur.

Contrairement à la radiothérapie externe, la curiethérapie offre une radioactivité plus ciblée, proche des cellules cancéreuses, puisqu'il s'agit d'un processus d'irradiation interne. Un patient sur trois atteint du cancer de la prostate est actuellement soigné par curiethérapie. Comment fonctionne-t-elle ? On insère dans la prostate de 60 à 100 implants radioactifs  (palladium 103 et iode 125) de la grosseur d'un grain de riz. «La position des grains est calculée par des physiciens médicaux pour que le profil de dose soit bon. C'est un traitement intéressant, mais la radioactivité n'est pas répartie de façon homogène», indique M. Fortin. Plus une cellule cancéreuse est éloignée de l'implant, plus elle risque d'être épargnée.

L'équipe de Québec a peut-être trouvé la solution au problème. Dans les laboratoires du CHU à Québec, on procédera à l'injection de nanoparticules d'or - en complément aux grains radioactifs - pour homogénéiser la radioactivité. Les particules choisies ont un diamètre de 50 nanomètres, soit «10 000 fois plus petit que le diamètre d'un cheveu».

«La nanoparticule d'or injectée dans la tumeur cancéreuse se faufile entre les cellules dans le liquide interstitiel. Ça donne une capacité de diffusion du produit qu'on n'aurait pas avec des particules plus grosses», explique M. Fortin. L'or agit en captant la radioactivité qu'il fait rayonner à son tour. «Nous pensons que cette façon de faire permettra d'augmenter l'efficacité de la thérapie et de contrôler la prolifération de la tumeur.»

M. Fortin et son équipe pousseront plus loin leur recherche. Ils veulent que le recours aux implants radioactifs soit chose du passé. Comment? En créant des nanoparticules d'or elles-mêmes radioactives qui s'attacheraient au cancer. Le traitement actuel, avec de nombreux implants, peut être inconfortable pour les patients. Les grains peuvent se déloger et être éliminés par voie urinaire. Et, problème majeur, ces grains nuisent au suivi médical. «En raison de la quantité d'implants, il y a tellement de métal dans la prostate que l'information se perd au suivi. Après six mois ou un an, le radiologiste n'arrive pas à détecter la présence ou non de la maladie», explique M. Fortin. Les nanoparticules seraient créées pour s'éliminer d'elles-mêmes après au moins un mois. Les chercheurs grefferaient un agent de contraste pour une visualisation optimale à l'aide de l'imagerie par résonance magnétique (IRM), de plus en plus utilisée comme procédé diagnostique et pour le suivi.

La Société canadienne du cancer, qui vient d'allouer une subvention à l'équipe de Marc-André Fortin, salue cette initiative. «Là où cette équipe innove clairement, c'est en proposant de piéger les nanoparticules d'or dans la tumeur en les injectant après les avoir mélangées à une substance polymère, qui se solidifie quand on l'expose aux rayons ultraviolets», explique Melody Enguix, porte-parole en matière de recherche à la Société canadienne du cancer, division du Québec.

Si les résultats sont au rendez-vous, l'humain pourrait profiter du traitement avec nanoparticules d'or dans trois à cinq ans.

D’infimes particules d’or pourraient révolutionner le traitement du cancer de la prostate, s’il n’en tient qu’au chercheur Marc-André Fortin, du CHU de Québec.

L’équipe dirigée par le Dr Fortin a reçu une subvention de près de 198 000 $ de la Société canadienne du cancer afin de produire des nanoparticules d’or radioactives qui se révéleraient plus efficaces que la curiethérapie conventionnelle pour détruire les tumeurs.

Curiethérapie

Le tiers des patients atteints d’un cancer de la prostate sont actuellement soignés par curiethérapie. Cette procédure consiste à insérer des petites capsules radioactives dans la prostate, afin d’irradier et d’éliminer la lésion cancéreuse.

«La curiethérapie fonctionne très bien pour traiter le cancer de la prostate. L’un des problèmes, c’est qu’il faut implanter entre 60 et 100 de ces petites capsules de la taille d’un grain de riz dans la prostate. C’est très massif compte tenu que la prostate est grosse comme une noix de Grenoble», explique le Dr Fortin.

La procédure peut donc générer de l’inconfort chez le patient. De plus, la répartition de la radioactivité n’étant pas homogène, une cellule cancéreuse isolée peut échapper au traitement et déclencher une récidive du cancer.

Comme l’or a la propriété de capter la radioactivité et que ces particules se répartissent dans le tissu de façon homogène, on accroît l’efficacité de la curiethérapie.

«Peu de chercheurs dans le monde s’intéressent à la production de nanoparticules d’or radioactives. Notre longueur d’avance tient au fait que nous avons mis au point une méthode de synthèse très rapide et efficace», affirme le Dr Fortin.

Les expérimentations se font sur des souris. Les essais chez l’humain ne sont pas prévus avant cinq à dix ans.

Par ailleurs, un chercheur de l’Université de Toronto, le Dr Michael Kolios, travaille à la mise au point d’un appareil automatisé capable de détecter le cancer à partir des sons émis par les cellules normales et anormales dans le sang.

Un tricordeur

La Société canadienne du cancer lui a accordé une subvention de 170 000 $. Cet outil futuriste rappelle le tricordeur imaginé pour la série Star Trek.

(Oct. 15, 2012) — Currently, large doses of chemotherapy are required when treating certain forms of cancer, resulting in toxic side effects. The chemicals enter the body and work to destroy or shrink the tumor, but also harm vital organs and drastically affect bodily functions. Now, scientists at the University of Missouri have demonstrated that a new form of prostate cancer treatment that uses radioactive gold nanoparticles, and was developed at MU, is safe to use in dogs. Sandra Axiak-Bechtel, an assistant professor in oncology at the MU College of Veterinary Medicine, says that this is a big step for gold nanoparticle research.

De grandes doses de médicaments sont requises lorsqu'on traite certaines formes de cancer et cela résulte en des effets secondaires toxiques. Les produits chimiques entre dans le corps et détruisent ou réduisent les tumeurs mais aussi attaquent des organes vitaux et réduisent beaucoup les fonctions du corp. Maintenant les scientifiques ont démontré qu'une nouvelle forme de traitement contre le cancer de la qui utilise des nanoparticules en or et radioactives est sécuritaire pour être utilisé sur les chiens. C'est un grand pas dans la recherche sur les nanoparticules d'or.

"Proving that gold nanoparticles are safe to use in the treatment of prostate cancer in dogs is a big step toward gaining approval for clinical trials in men," Axiak-Bechtel said. "Dogs develop prostate cancer naturally in a very similar way as humans, so the gold nanoparticle treatment has a great chance to translate well to human patients."

Prouver que les nanoparticules d'or sont sécuritaire dans le traitement du cancer de la prostate sur des chiens est un grand pas en avant pour une approbation d'un essai clinique chez l'homme. Le traitement a de grandes chances de bien se transmettre à l'homme.

For their treatment, Kattesh Katti, a curators' professor of radiology and physics in the School of Medicine and the College of Arts and Science, and other MU scientists, have found a more efficient way of targeting prostate tumors by using radioactive gold nanoparticles. This new treatment would require doses that are thousands of times smaller than chemotherapy and do not travel through the body inflicting damage to healthy areas.

"We found remarkable results in mice, which showed a significant reduction in tumor volume through single injections of the radioactive gold nanoparticles," said Katti. "These findings have formed a solid foundation, and we hope to translate the utility of this novel nanomedicine therapy to treating human cancer patients."

Current treatments for prostate cancer are not effective in patients who have aggressive prostate cancer tumors. Most of the time, prostate cancers are slow-growing; the disease remains localized and it is easily managed. However, aggressive forms of the disease spread to other parts of the body, and is the second-leading cause of cancer deaths in U.S. men. The MU scientists believe their treatment will be able to shrink aggressive tumors or eliminate them completely. Axiak-Bechtel says this treatment can be safe and effective in dogs as well as humans because dogs are the only other mammal to naturally contract the aggressive form of prostate cancer.

"Being able to test the gold nanoparticle treatment on dogs is very helpful, because dogs develop these tumors naturally," Axiak-Bechtel said. "Because dogs can't tell us how they feel, many times they are diagnosed with the disease too late, but this treatment gives us some hope that we can still combat aggressive tumors."

Axiak-Bechtel and Katti, who is also a senior research scientist at the MU Research Reactor, have been working with colleagues in the Department of Radiology and Cathy Cutler at the MU Research Reactor, to develop the gold nanoparticle treatment. This research was presented at the 2012 World Veterinary Cancer Conference in Paris.

This study is a result of collaboration through the One Health, One Medicine area of Mizzou Advantage. Mizzou Advantage is a program that focuses on four areas of strength: food for the future, media of the future, one health, one medicine, and sustainable energy. The goals of Mizzou Advantage are to strengthen existing faculty networks, create new networks and propel Mizzou's research, instruction and other activities to the next level.

Spanish researchers have developed on a nanometric scale a new drug that combines photothermia and chemotherapy to help fight cancer.

Des chercheurs espagnols ont développé sur une écelle nannométrique un nouveau médicament qui combien photothermie et chimiothérapie et qui aide à combattre le cancer.

Until now, researchers have applied this new drug on human glioma cell cultures in the laboratory. The results are particularly interesting for the treatment of skin cancer (melanoma) and solid tumors of the nervous system such as gliomas. The work was coordinated by Professor Eduardo Fernández Jover (Miguel Hernández University of Elche) and Pablo Botella, researcher at the Institute of Chemical Technology of Valencia.

Jusqu'à maintenant, les chercheurs ont appliqué le nouveau médicament sur les gliomes humains dans un laboratoire . Les résultats sont particulièrement intéressants pour le traitement du cancer de la et les tumeurs solides du système nerveux comme les gliomes. Le travail a été coordonné par le professeur Eduardo Fernandez Jover.

The new drug comprises hybrid particles containing clusters of gold nanoparticles protected by a covering of porous silica which incorporates molecules of an antitumor drug (camptothecin). The gold nanoclusters have photothermal activity, absorbing the light generated by a biomedical laser. Pablo Botella explains that while organic tissues are virtually transparent to this radiation, its absorption by the gold nanoclusters causes a large local temperature increase. "When this occurs within a cancer cell, the high internal stress leads to its destruction."

Le nouveau médicament comprend des particules hybrides contenant des nanoparticules d'or protégé par une couche de silicate poreux qui contient des molécules d'un médicament anti-cancer (camptothecin) Les régions qui contiennent des particules d'or ont des propriétés photothermal qui absorbent la lumière générée par un laser. Le stissus humains sont virtuellement transparent pour l aradiation au laser mais l'absortion par les nanoparticules fait augmenter la température locale et lorsque ça arrive dans une cellule cancéreuse cela lui cause un stress qui la conduit à sa destruction.

The accumulation of these nanoparticles in cancer cells is greatly favoured by the increase of vascular permeability that occurs at a tumor level. Furthermore the release of chemotherapeutic agents transported inside the porous cover of the particles, eliminates those malignant cells that have not been reached by the laser. "This ensures much greater effectiveness than traditional therapy, and the absence of side effects from the antitumor drug in other tissues," says Professor Eduardo Fernández.

L'accumulation de ces nanoparticules dans les cellules cancéreuses est grandement favorisée par l'augmentation des perméabilités vaculaires qui arrivent aux niveaux de la tumeur. De plus, le relâchement d'agents thérapeuthiques détenu dans le silicate poreux éliminent les cellules cancéreuses qui n'ont pas été atteintes par le laser. Cela assure un eplus grande efficacité que la thérapie traditionnelle et l'absence d'effets secondaires.

"The study has completed its initial phase conducted on cell cultures and, currently, there are plans to develop the next preclinical stage on animal models of skin cancer and gliomas. However, it is still early days to start on humans," the researchers conclude.

Il est encore trop tôt pour faire des essais sur des humains.

Trouver la taille idéale des nanoparticules

Les premières expériences effectuées sur des souris ont montré "des réductions très significatives du volume des tumeurs en vingt-huit jours de traitement, avec seulement une ou deux injections du produit", explique Le Figaro.

Ce traitement pourrait représenter une alternative intéressante à la chimiothérapie, qui peut durer jusqu'à plusieurs mois et est très invasive. Les chercheurs doivent encore trouver la taille idéale des nanoparticules, afin qu'elles puissent entrer dans la tumeur et y rester suffisamment longtemps.

Le traitement doit encore passer les tests sur les animaux avant que les chercheurs envisagent de le prescrire aux hommes.

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D'un article trouvé sur le Figaro...

...«Dans notre étude, nous avons montré qu'un composé présent dans les feuilles de thé était attiré par les cellules cancéreuses de la prostate, explique Kattesh Katti, professeur de radiologie à l'école de médecine de l'université Missouri-Columbia, l'un des auteurs de ces travaux. Quand on combine le composé du thé et des nanoparticules d'or radioactif, le premier aide les nanoparticules à aller spécifiquement sur le site de la tumeur, et à détruire les cellules tumorales». Ce qui devrait permettre, estiment les chercheurs, d'employer des doses des milliers de fois plus faibles que dans les chimiothérapies, tout en évitant que d'autres organes ne soient touchés.
Trouver la bonne taille

Pourquoi de l'or radioactif? C'est que cet isotope a une demi-vie (temps au bout duquel la moitié des particules radioactives ne le sont plus) de 2,7 jours. Ce qui veut dire qu'en trois semaines, il n'y a plus de radioactivité. Les expériences menées chez la souris ont montré des réductions très significatives du volume des tumeurs en vingt-huit jours de traitement, avec seulement une ou deux injections du produit.

«Nous pensons que ces nanoparticules pourraient réduire, ou éliminer complètement, ce type de tumeurs, qu'elles soient d'évolution lente ou agressive», estime Cathy Cutler, coauteur des travaux.

Ces études sur ce modèle animal ont commencé par déterminer la bonne taille des nanoparticules d'or radioactif, produites par le réacteur de recherche de l'université. Si elles sont trop petites, elles risquent de ne pas rester dans la prostate et de se répandre dans le corps. Si elles sont trop grosses, elles pourraient ne pas entrer dans la tumeur. Il fallait donc trouver la taille adéquate permettant aux nanoparticules de pouvoir rentrer dans la tumeur et d'y rester.

La route est évidemment encore longue pour passer à des essais cliniques chez l'homme. La prochaine étape de ces recherches concernera… des chiens malades de ce cancer. En effet, cette maladie chez la gent canine présente de fortes similitudes avec les formes humaines. Peut-être qu'une fois encore, le chien sera le meilleur ami de l'homme.

Nanotechnology offers powerful new possibilities for targeted cancer therapies, but the design challenges are many. Northwestern University scientists now are the first to develop a simple but specialized nanoparticle that can deliver a drug directly to a cancer cell's nucleus -- an important feature for effective treatment.

La nanotechnologie offre de nouvelles possibilités pour les thérapies qui cible le cancer, mais il y a aussi des défis de conception. Les scientifiques de l'université du Nord-ouest sont les premiers à développé des nanoparticules spécialisées qui peuvent livrer le médicament directement au noyeau de la cellule, ce qui est important pour des traitement efficaces.

They also are the first to directly image at nanoscale dimensions how nanoparticles interact with a cancer cell's nucleus.

Ils sont aussi les seuls à voir comment les nanoparticules interagissent avec le noyeau du cancer.

"Our drug-loaded gold nanostars are tiny hitchhikers," said Teri W. Odom, who led the study of human cervical and ovarian cancer cells. "They are attracted to a protein on the cancer cell's surface that conveniently shuttles the nanostars to the cell's nucleus. Then, on the nucleus' doorstep, the nanostars release the drug, which continues into the nucleus to do its work."

Nos nanoparticules d'or emplies de médicaments sont des autos-stoppeurs. Ils s'attachent à une protéine sur la surface des cellules cancéreuses et se laissent amener au noyeau de cette cellules. À l apaorte du noyeau, les nanos-étoiles relâchent le médicament qui continue dans le noyeau.

Odom is the Board of Lady Managers of the Columbian Exposition Professor of Chemistry in the Weinberg College of Arts and Sciences and a professor of materials science and engineering in the McCormick School of Engineering and Applied Science.

Using electron microscopy, Odom and her team found their drug-loaded nanoparticles dramatically change the shape of the cancer cell nucleus. What begins as a nice, smooth ellipsoid becomes an uneven shape with deep folds. They also discovered that this change in shape after drug release was connected to cells dying and the cell population becoming less viable -- both positive outcomes when dealing with cancer cells.

En utilisant un microspoce électronique, les scientifiques ont vu que le noyeau de la cellule changeait beaucoup de forme après que le médicament ait été relâché et à ce changement de forme est relié plus de morts de cellules cancéreuses.

The results are published in the journal ACS Nano.

Since this initial research, the researchers have gone on to study effects of the drug-loaded gold nanostars on 12 other human cancer cell lines. The effect was much the same. "All cancer cells seem to respond similarly," Odom said. "This suggests that the shuttling capabilities of the nucleolin protein for functionalized nanoparticles could be a general strategy for nuclear-targeted drug delivery."

Toutes les sortes de cancers semblent réagir de la même façon.

The nanoparticle is simple and cleverly designed. It is made of gold and shaped much like a star, with five to 10 points. (A nanostar is approximately 25 nanometers wide.) The large surface area allows the researchers to load a high concentration of drug molecules onto the nanostar. Less drug would be needed than current therapeutic approaches using free molecules because the drug is stabilized on the surface of the nanoparticle.

The drug used in the study is a single-stranded DNA aptamer called AS1411. Approximately 1,000 of these strands are attached to each nanostar's surface.

le médicament utilisé est une branche d'adn appelé AS1411voir ici.

The DNA aptamer serves two functions: it is attracted to and binds to nucleolin, a protein overexpressed in cancer cells and found on the cell surface (as well as within the cell). And when released from the nanostar, the DNA aptamer also acts as the drug itself.

Bound to the nucleolin, the drug-loaded gold nanostars take advantage of the protein's role as a shuttle within the cell and hitchhike their way to the cell nucleus. The researchers then direct ultrafast pulses of light -- similar to that used in LASIK surgery -- at the cells. The pulsed light cleaves the bond attachments between the gold surface and the thiolated DNA aptamers, which then can enter the nucleus.

In addition to allowing a large amount of drug to be loaded, the nanostar's shape also helps concentrate the light at the points, facilitating drug release in those areas. Drug release from nanoparticles is a difficult problem, Odom said, but with the gold nanostars the release occurs easily.

That the gold nanostar can deliver the drug without needing to pass through the nuclear membrane means the nanoparticle is not required to be a certain size, offering design flexibility. Also, the nanostars are made using a biocompatible synthesis, which is unusual for nanoparticles.

Odom envisions the drug-delivery method, once optimized, could be particularly useful in cases where tumors are fairly close to the skin's surface, such as skin and some breast cancers. (The light source would be external to the body.) Surgeons removing cancerous tumors also might find the gold nanostars useful for eradicating any stray cancer cells in surrounding tissue.

Cette technique pourrait être utile dans les cas ou les tumeurs sont près de la surface de la peau comme le cancer de la et le cancer du ( une source de lumière extérieure est utilisée pour activer le médicament). Les chirurgiens pourraient trouver cette technique utile pour enlever les cellules cancéreuses des tissus environnant.

The National Institutes of Health supported the research.

C'est long ! depuis 5 ans qu'ils en parlent, ils pourraient y avoir quelques retombées sur cette recherche sur les fâmeuses nanoparticules d'or en étoiles ou en sphère ou en ce qu'ils veulent ! C'est vrai ça, on dirait que ça ne se rend pas dans les cliniques cette technique, on a jamais entendu personne se faire soigner avec des nanoparticules d'or...entk pas moi.

On envoit de l'infra-rouge sur des plaquettes de silicium avec des nanoparticules d'or, on brûle ainsi des cellules canécreuses. Cette technique peut être combinée avec la chimio traditionelle ou d'autres thérapies.

(...)

"We are planning pre-clinical studies to study the technology's impact on whole tissues, breast cancer cells and possibly pancreatic cancer cells," Shen said. "We would also like to see whether this approach makes chemotherapy more effective, meaning you could use less drugs to achieve the same degree of success in treating tumors. These investigations are next."

Nous planifions des études pré-cliniques pour savoir l'impact de cette technologie sur des tissus humains entiers, des cellules cancéreuses du et du On voudrait savoir si cette approche rend les chimios plus efficaces, ce qui voudrait dire moins de médicaments pour le même résultats.

(Feb. 1, 2011) — Rice University bioengineers and physician-scientists at Baylor College of Medicine and Texas Children's Hospital have successfully destroyed tumors of human brain cancer cells in the first animal tests of a minimally invasive treatment that zaps glioma tumors with heat. The tests involved nanoshells, light-activated nanoparticles that are designed to destroy tumors with heat and avoid the unwanted side effects of drug and radiation therapies.

Des chercheurs ont réussi à détruire des cellules cancéreuses humaines dans un test sur des animaux avec de la chaleur. Le test a impliqué des nanoparticules activées par la lumi;re qui sont faites pour détruire des tumeurs au moyen de la chaleur et éviter les effets secondaires des médicaments et des irradiations.

The results of the new study are available online in the Journal of Neuro-Oncology. The researchers reported that more than half of the animals that received the nanoshell treatment for glioma tumors had no signs of cancer more than three months after treatment.

"This first round of in vivo animal tests suggests that photothermal therapy with nanoshells may one day be a viable option for glioma patients," said study co-author Jennifer West, the Isabel C. Cameron Professor of Bioengineering at Rice and chair of Rice's Department of Bioengineering. West cautioned that follow-up work in the laboratory is needed before any human testing of the therapy can begin. She said human clinical trials of nanoshell phototherapy for glioma are likely at least a year away.

CEtte première ronde de traitement dans des animaux vivants suggèrent que la thérapie photothermale pourrait être un jour une option pour les patients atteints de gliomes. D'autres études seront nécessaires avant de faire des essais cliniques c'est-à-dire sur des humains.

Glioma is among the most aggressive and difficult-to-treat of all brain cancers. Fewer than five percent of glioma patients survive beyond five years. The disease is particularly difficult to treat because glioma tumors are often highly invasive and inoperable.

Study co-authors include pediatric oncologist Susan Blaney, deputy director of Texas Children's Cancer Center and Baylor College of Medicine professor and vice chair for research in the department of pediatrics, and Rebekah Drezek, professor in bioengineering at Rice. West, Blaney, Drezek and colleagues tested mice with abdominal tumors of human glioma cells. The researchers injected the mice with nanoshells and waited 24 hours for the nanoparticles to accumulate in the tumors. A laser of near-infrared light -- which is harmless to healthy tissue -- was shined at the tumor for three minutes. The nanoshells converted the laser light into tumor-killing heat. All seven animals that received the nanoshell treatment responded, but cancer returned in three. The other four remained cancer-free 90 days after treatment.

Les chercheurs ont injecté les nanobilles aux souris et attendu 24 heures que celles-ci s'accumulent dans les tumeurs. Ils ont ensuite envoyé une lumière infra-rouge sur les tumeurs des souris pour 3 minutes. Les nanobilles ont converti la lumière du laser en chaleur tueuse de tumeur. Des 7 animaux traités, 3 ont vu le cancer revenir et 4 sont resté libre de cancer pendant au moins 90 joursaprès le traitement.

"The results of this study are encouraging, and we are cautiously optimistic that this process may bring us closer to finding a cure for glioma," said Blaney, also associate director for clinical research at Baylor College of Medicine's Dan L. Duncan Cancer Center and co-director of The Institute for Clinical and Translational Research. "This is very exciting, especially given the poor prognosis of the disease and the importance of finding brain tumor treatment alternatives that have minimal side effects."

"Les résultats de cette étude sont encourageants et nous sommes prudemment optimistes que ce processus nous conduira plus près de trouver une cure pour le gliome" dit Blaney "C'est très excitant, spécialement si on considère le pronostique mauvais de la maladie et l'importance de trouver un traitement alternatif avec des effets secondaires minimum.

Gold nanoshells, which were invented by Rice researcher Naomi Halas in the mid-1990s, are smaller than red blood cells. Nanoshells are like tiny malted milk balls that are coated with gold rather than chocolate. Their core is nonconducting, and by varying the size of the core and thickness of the shell, researchers can tune them to respond to different wavelengths of light.

Les nanobilles d'or inventés par Naomi HAlas dans le millieyu des années 1990 sont plus petites que les celllules rouges du sang. Les nanobilles sont comme des petites boules de lait au chocolat mais couvertes d'or au lieu de chocolat. Elles sont non-conductrices électriquement et les chercheurs peuvent moduler leur réponses à différentes longueurs d'ondes.

Houston-based biomedical firm Nanospectra Biosciences, which holds the license for medical use of Rice's nanoshell technology, began the first human clinical trial of nanoshell phototherapy in 2008.

West, a co-founder and director of Nanospectra Biosciences, said the new glioma study is part of a larger ongoing effort within the Texas Medical Center to adapt nanoshell phototherapy for use against a variety of cancers. Researchers at Rice, Texas Children's Hospital, M.D. Anderson Cancer Center, Baylor College of Medicine and other institutions are working to develop nanoshell-based treatments for prostate cancer and pancreatic cancer.

West, un co-fondateur et directeur de NAospectra biosciences, a dit que la nouvelle étude fait partie d'un effort plus grand pour adapter la photothérapie nanoshell pour être utiliser contre une varété de cancers comme le cancer de la et le cancer du

The glioma study was funded by the National Science Foundation, the National Institutes of Health and Hope Street Kids.

(Apr. 22, 2010) — University of Missouri School of Medicine scientists explain a potentially new early cancer detection and treatment method using nanoparticles created at MU in an article published in the Proceedings of the National Academy of Sciences. The article illustrates how engineered gold nanoparticles tied to a cancer-specific receptor could be targeted to tumor cells to treat prostate, breast or lung cancers in humans.

Des nanoparticules qui se lient avec un récepteur spécifique de cancer pourrait être utilisé pour cibler les cellules cancéreuses de la du ou du

"When injected into the body, the Gastrin Releasing Peptide (GRP) cancer receptor serves as a signaling device to the gold nanoparticle, which allows for targeted delivery to the tumor site," said Kattesh Katti, PhD, who wrote the article with Raghuraman Kannan, PhD. "Consequently, the radiotherapeutic properties of such nanoparticles also provides valuable imaging and therapeutic tools that can be used for early cancer detection and therapy in various human cancers."

Quand il est injecté dans le corps le GRP (gastrin releasing peptide récepteur de cancer) sert à trouver les cellules cancéreuses pour les nanoparticules d'or ce qui permet de les cibler précisément et de livrer au site de la tumeur.

Because GRP receptor mediated imaging and the radiotherapy specifically targets cancer cells, patients could benefit from a more effective treatment with fewer side effects. GRP receptors are abundant in prostate, breast and small lung cancer cells, and the effectiveness of Katti and Kannan's gold nanoparticles has been proved in numerous studies.

Les patients bénéficient d'un traitement plus efficace avec moins d'effets secondaires. Les récepteurs GRP sont abondants dans la prostate, le sein et le poumon et l'efficacité des nanoparticules d'or a été prouvé dans de nombreuses études.

"The development of GRP-receptor specific gold nanoparticles and proof of cancer receptor specificity in living subjects, as described by Drs. Katti and Kannan, is a significant and critical step toward the utility of engineered gold nanoparticles in molecular imaging and therapy of various cancers," said Institute of Medicine member Sanjiv Sam Gambhir, MD, PhD, Virginia and D. K. Ludwig Professor, as well as director of the Molecular Imaging Program and Canary Center for Cancer Early Detection at Stanford University.


Katti, Kannan, and others with the MU School of Medicine Department of Radiology have been researching the development of tumor specific gold nanoparticles for more than five years.

"This discovery presents a plethora of realistic opportunities for clinical translation, not only in the development of nanomedicine-based diagnostic technologies for early stage detection but also for therapies for treating tumors in prostate, breast and small cell lung cancer," Kannan said.

Kannan and Katti have developed a library of more than 85 engineered nanoparticles for use in molecular imaging and therapy. With scientists at the MU Research Reactor (MURR), the most powerful university reactor in the world, they have developed cancer specific therapeutic radioactive gold nanoparticles. MURR is one of only a few sites worldwide able to produce cancer targeting gold nanoparticles.

In 2005, Katti received a prostate cancer research grant that distinguished MU as one of only 12 universities to participate in the National Cancer Institute's national nanotechnology platform partnership. The grant supported MU faculty members in radiology, MURR, veterinary medicine, chemistry, physics and other programs to collaborate in establishing MU as a leader in advancing nanomedicine for the early detection and treatment of cancer.

(Mar. 9, 2010) — Another weapon in the arsenal against cancer: Nanoparticles that identify, target and kill specific cancer cells while leaving healthy cells alone.

Une autre arme contre le cancer : des nanoparticules qui identifie, cible et tue des cellules spécifiques cancéreuses tout en laissant celles en santé intactes.

Led by Carl Batt, the Liberty Hyde Bailey Professor of Food Science, the researchers synthesized nanoparticles -- shaped something like a dumbbell -- made of gold sandwiched between two pieces of iron oxide. They then attached antibodies, which target a molecule found only in colorectal cancer cells, to the particles. Once bound, the nanoparticles are engulfed by the cancer cells.

En forme d'haltères comme une sandwitch d'une couchje d'or entre deux couches de rouilles avec un anticorps attaché.

To kill the cells, the researchers use a near-infrared laser, which is a wavelength that doesn't harm normal tissue at the levels used, but the radiation is absorbed by the gold in the nanoparticles. This causes the cancer cells to heat up and die.

Pour tuer les cellules, les chercheurs utilise un laser infra-rouge qui est d'une longueur d'onde qui ne blesse pas les cellules en santé mais les radiations absorbés par l'or chauffent les cellules cancéreuses qui les ont absorbés et les tuent.

"This is a so-called 'smart' therapy," Batt said. "To be a smart therapy, it should be targeted, and it should have some ability to be activated only when it's there and then kills just the cancer cells."

The goal, said lead author and biomedical graduate student Dickson Kirui, is to improve the technology and make it suitable for testing in a human clinical trial. The researchers are now working on a similar experiment targeting prostate cancer cells.

"If, down the line, you could clinically just target the cancer cells, you could then spare the health surrounding cells from being harmed -- that is the critical thing," Kirui said.

Gold has potential as a material key to fighting cancer in future smart therapies. It is biocompatible, inert and relatively easy to tweak chemically. By changing the size and shape of the gold particle, Kirui and colleagues can tune them to respond to different wavelengths of energy.

Once taken up by the researchers' gold particles, the cancer cells are destroyed by heat -- just a few degrees above normal body temperature -- while the surrounding tissue is left unharmed. Such a low-power laser does not have any effect on surrounding cells because that particular wavelength does not heat up cells if they are not loaded up with nanoparticles, the researchers explained.

Using iron oxide -- which is basically rust -- as the other parts of the particles might one day allow scientists to also track the progress of cancer treatments using magnetic resonance imaging, Kirui said, by taking advantage of the particles' magnetic properties.

The research was funded by the Sloan Foundation and the Ludwig Institute for Cancer Research, which has been a partner with Cornell since 1999 to bring laboratory work to clinical testing. The research is reported in the Feb. 15 online edition of the journal Nanotechnology.

Dans cet article on parle de disques constitués de fer et de nickel plaqués or et qui sont juxtaposés avec des anticorps qui cherchent uniquement dans le cerveau les cellules cancéreuses. Une fois que les anticorps ont amenés le dispositif aux cellules cancéreuses et seulement à celles-ci, un champ magnétique est appliqué qui fait vibrer le disque ce qui mécaniquement contrevient au circuit des ions dans la cellules cancéreuses et fait que celle-ci se suicide.



Brain cancer is notoriously difficult to treat with standard cancer-fighting methods, so scientists have been looking outside standard medicine and into nanomaterials as a treatment alternative.

"Our mission is to develop advanced 'smart' materials with unique properties," said Elena Rozhkova, a nanoscientist with Argonne's Center for Nanoscale Materials. "These efforts are directed to the improvement of the national quality of life, including creating novel medical technologies."

A team of scientists, including Rozhkova, Dong-Hyum Kim, Valentyn Novosad, Tijana Rajh and Samuel Bader from Argonne, and Maciej Lesniak and Ilya Ulasov from the University of Chicago Brain Tumor Center, developed a technique that uses gold-plated iron-nickel microdiscs connected to brain-cancer-seeking antibodies to fight cancer. The microdiscs are an example of a nanomagnetic material and can be used to probe cell mechanics and activate mechanosensitive ion channels, as well as to advance cancer therapies.

The discs posses a spin-vortex ground state and sit dormant on the cancer cell until a small alternating magnetic field is applied and the vortices shift, creating an oscillation. The energy from the oscillation is transferred to the cell and triggers apoptosis, or "cell suicide."

Since the antibodies are attracted only to brain cancer cells, the process leaves surrounding healthy cells unharmed. This makes them unlike traditional cancer treatment methods, such as chemotherapy and radiation, which negatively affect both cancer and normal healthy cells.

"We are very excited about this melding of materials and life sciences, but we are still in the very early research stages," materials scientist Valentyn Novosad said. "We are planning to begin testing in animals soon, but we are several years away from human trials. Everything is still experimental."

Along with continued testing and research of the treatment, scientists also have to examine any possible side effects that have been so far unseen in the laboratory.

"The use of nanomaterials for cancer treatment is not a new concept, but the ability to kill the cells without harming surrounding healthy cells has incredible potential," Rozhkova said. "Such a topic can only be approached with the expertise of markedly differing disciplines such as physics, chemistry, biology and nanotechnology and can make a great impact in important areas of science and modern advanced technologies."

4 janvier 2010 - Une équipe de chercheurs de la Californie et du Massachusetts, a développé un «cocktail» de particules nanométriques de tailles différentes qui travaillent de concert dans la circulation sanguine afin de localiser, d'adhérer et tuer les tumeurs cancéreuses.

"Cette étude représente le premier exemple des avantages d'employer un nanosystème coopératif pour lutter contre le cancer», a déclaré Michael Sailor, un professeur de chimie et biochimie à l'Université de Californie, San Diego et l'auteur principal d'un article décrivant les résultats, qui va être publié dans un prochain numéro de la Proceedings of the National Academy of Sciences.

Dans leur étude, des chimistes de l'université de Californie à San Diego, des bio-ingénieurs du MIT et de biologistes cellulaires à l'université de Santa Barbara ont développé un système contenant deux nanomatériaux différente de la taille de seulement quelques nanomètres, ou mille fois plus petit que le diamètre d'un cheveu humain, qui peut être injecté dans la circulation sanguine. L'un des nanomatériaux a été conçu pour découvrir et d'adhérer à des tumeurs chez la souris, tandis que le second était de nanomatériaux fabriqués pour tuer les tumeurs.

Ces scientifiques avaient déjà conçu des dispositifs de taille nanométrique pour se fixer aux cellules malades ou pour administrer des médicaments spécifiquement aux cellules malades, tout en ignorant les cellules saines. Mais les fonctions de ces appareils entraient souvent en conflit l'un avec l'autre.

«Par exemple, une nanoparticule qui est conçu pour circuler à travers le corps d'un patient atteint de cancer pour une longue période de temps est plus susceptible de rencontrer une tumeur", a déclaré Sangeeta Bhatia, un médecin, bioingénieur et un professeur de sciences de la santé et de la Technologie de l'Koch Institute for Integrative Cancer Research au MIT et co-auteur de l'étude. «Cependant, cette nanoparticule pourrait ne pas être capable de coller aux cellules tumorales une fois qu'elle les trouve. De même, une particule qui est conçu pour tuer les tumeurs pourrait ne pas être en mesure de circuler dans le corps assez longtemps pour rencontrer la tumeur. "

Quand un seul médicament ne fonctionne pas chez un patient, un médecin sera souvent d'administrer un cocktail de plusieurs médicaments contenant des molécules. Cette stratégie peut être très efficace dans le traitement du cancer, où la logique consiste à attaquer la maladie sur plusieurs fronts autant que possible. Les médicaments peuvent parfois travailler ensemble sur un seul aspect de la maladie, ou ils peuvent attaquer des fonctions distinctes. Dans les deux cas, des combinaisons de médicaments produiront un effet plus grand qu'un médicament seul.

Le traitement des tumeurs avec des nanoparticules a été difficile parce que des cellules immunitaires appelées phagocytes mononucléaires les identifient et les retirent de la circulation sanguines, empêchant les nanomatériaux d'atteindre leur cible.

Ji-Ho Park, un étudiant diplômé en de l'université de San Diego, et Geoffrey von Maltzahn, un étudiant de troisième cycle dans le laboratoire de MIT Bhatia, ont dirigé les efforts visant à développer deux nanomatériaux distincts qui travailleraient de concert pour surmonter cet obstacle et d'autres. La première particule est un Nanobaguettes or "activateur» qui s'accumule dans les tumeurs par des infiltrations à travers ses vaisseaux sanguins qui fuient. Les particules d'or couvrent toute la tumeur et de se comportent comme une antenne en absorbant l'irradiation par ailleurs bénigne d'un laser infrarouge, qui chauffe la tumeur.

Après que les nanotiges eurent voyagé dans la circulation sanguine de souris qui avaient des tumeurs épithéliales pendant trois jours, les chercheurs ont utilisé un faisceau laser de faible intensité pour chauffer les tiges qui sont attachées alors aux tumeurs. Cela sensibilise les tumeurs, et les chercheurs envoient ensuite un second type de nanoparticules, composée soit de nanoworms d'oxyde de fer ou de liposomes chargés en doxorubicine. Ces nanoparticules réactives sont recouvertes d'une molécule particulière de ciblage spécifique pour le traitement thermique des tumeurs. Une grande partie de ce travail a été effectué dans le laboratoire de M. Erkki Ruoslahti, un biologiste cellulaire et professeur à l'Institut Burnham de recherche médicale à l'UC Santa Barbara, et un autre co-auteur de l'étude.

"Considérez-les comme des soldats d'attaquer une base ennemie, dit Sailor. "Le nanotiges d'or sont les forces spéciales, qui viennent en premier pour marquer la cible. Alors, la Force aérienne allume le feu pour faire exploser la bombe à guidage laser. Les dispositifs sont conçus pour minimiser les dommages collatéraux sur le reste du corps."

Même si un type de nanoparticules améliore la détection de la tumeur, dit-il, l'autre est conçu pour tuer la tumeur. Les chercheurs ont conçu un type de particule répondeur avec des chaînes d'oxyde de fer, qu'ils ont appelé "nanoworms", qui se manifestent avec éclat dans l'imagerie médicale par résonance magnétique ou IRM, système. Le deuxième type est une nanoparticule creuse chargés de doxorubicine pour la lutte contre le cancer. Les chercheurs ont démontré dans leurs expériences que la tumeur se développant dans une souris peut être arrêté et ensuite diminué. "Le nanoworms servirait d'aide à l'équipe médicale pour déterminer la taille et la forme d'une tumeur chez un patient avant une intervention chirurgicale, tandis que les nanoparticules creuses pourraient être utilisés pour détruire la tumeur sans le besoin de chirurgie», a déclaré Sailor.

«Cette étude est importante parce qu'elle est le premier exemple d'un combiné de deux nanosystèmes qui peuvent produire une réduction durable du volume des tumeurs chez les animaux vivants, dit Sailor.
Le projet a été financé par des subventions de l'Institut national du cancer du National Institutes of Health. Bhatia est du Howard Hughes Medical Institute.

Publié le 19 novembre 2009

Le Technion a inauguré un laboratoire proposant un traitement du cancer tout à fait novateur, utilisant des particules d’or et des rayons laser. Ce traitement n’est pas agressif, n’entraîne aucun effet secondaire et n’attaque que les cellules cancéreuses, épargnant les cellules saines voisines.


Le laboratoire lui-même se trouve au Centre interdisciplinaire pour les sciences naturelles et l’ingénierie Laurie I. Lokey, construit en 2006 avec le soutien non négligeable de 30 millions de dollars du philanthrope Laurie Lokey.


Ce projet à la pointe de la recherche scientifique a éveillé l’intérêt de la communauté médicale sur le plan tant local qu’international, gagnant ainsi plusieurs prix permettant l’intensification de la recherche. L’Union européenne a octroyé deux millions d’euros et la Fondation israélienne des sciences un million de dollars à ce projet novateur.


Dans la lutte contre le cancer, l’argent est en effet le nerf de la guerre : d’après un communiqué publié par le centre dirigé par le Professeur Aaron Ciechanover, lauréat du prix Nobel, des millions de dollars ont été investis pour équiper le nouveau laboratoire inauguré la semaine dernière.


Dans le laboratoire multidisciplinaire sont effectuées des recherches dans les domaines de la physique, l’optique, la biologie, l’ingénierie et la nanotechnologie biomédicale. Le laboratoire est actuellement engagé dans plusieurs projets novateurs, tous liés aux diagnostics avancés et aux traitements médicaux.


« Nous illuminons la tumeur grâce à une fibre optique laser miniature endoscopique », explique le Dr Dvir Yelin, un chercheur du centre. Et d’ajouter : « Le laser a deux avantages. Premièrement, il est constitué de très courtes pulsions, de millions de milliardièmes de secondes pouvant briser la cellule sans chaleur. Et deuxièmement, le laser a une longueur d’onde correspondant précisément à la fréquence sonore des nanoparticules, ce qui permet d’augmenter fortement son efficacité. »


Dans ces conditions, le laser opère à une distance de quelques nanomètres (un millionième de millimètre) de la nanoparticule et crée une illumination laser suffisamment intense pour démanteler, par ionisation, la matière se trouvant dans la cellule. Celle-ci meurt sans porter atteinte aux cellules saines voisines.


Le traitement est lié à un nouveau diagnostic récemment développé par un groupe de recherche dirigé par Hossam Haick, également du Technion, dans lequel le médecin fait usage d’un test de respiration utilisant une batterie de capteurs basés sur des nanoparticules d’or. Ce test permet de distinguer la respiration d’une personne atteinte d’un cancer du poumon d’un individu sain dans une atmosphère fortement humide. L’équipe espère développer un test non agressif et bon marché permettant de diagnostiquer le cancer du poumon, basé sur cette étude, qui a fait la une des journaux scientifiques dans le monde après avoir été publiée en août dernier dans le magazine Nature Nanotechnology.—


Source: Aroutz 7 - Yael Ancri

(Sep. 9, 2009) — Researchers at UC Santa Barbara have developed a new way to deliver drugs into cancer cells by exposing them briefly to a non-harmful laser. Their results are published in a recent article in ACS Nano, a journal of the American Chemical Society.

"This entirely novel tool will allow biologists to investigate how genes function by providing them with temporal and spatial control over when a gene is turned on or off," explained Norbert Reich, senior author and a professor in the Department of Chemistry and Biochemistry at UCSB. "In a nutshell, what we describe is the ability to control genes in cells –– and we are working on doing this in animals –– simply by briefly exposing them to a non-harmful laser."

"En un mot, nous sommes capable de controler les gènes dans les cellules et nous travaillons à le faire sur des animaux en les exposant brièvement à un lazer non-nocif."

The scientists used cancer cells from mice, and grew them in culture. They then introduced gold nanoshells, with a peptide-lipid coating, that encapsulated "silencing ribonucleic acid" (siRNA), which was the drug that was taken up by the cells. Next, they exposed the cells to a non-harmful infrared laser.

Les scientifiques ont utilisé des cellules cancéreuses de souris et les ont reproduit en culture. Ils ont alors introduit des nanostructures en or, avec un revêtement de peptide-lipide. Les nanostructures contenaient des siARN (bouts d'acide ribonucléique qui neutralisent certains gènes) Après, ils les ont exposé au lazer infra-rouge.

"A major technical hurdle is how to combine multiple biochemical components into a compact nanoparticle which may be taken up by cells and exist stably until the release is desired," said Gary Braun, first author and a graduate student in UCSB's Department of Chemistry and Biochemistry. "Laser-controlled release is a convenient and powerful tool, allowing precise dosing of particular cells within a group. The use of biologically friendly tissue penetration with near-infrared light is the ideal for extending this capability into larger biological systems such as tissues and animals."

Le relachement controlé par lazer des médicaments est un outil puissant qui permet des dosages précis. L'utilisation de matières qui peuvent pénétrer les tissus facilement avec le rayon lazer infra-rouge est idéal pour accroitre la capacité de pénétration dans les systèmes biologique plus grand comme les tissus et les animaux.

The authors demonstrated, for the first time, the delivery of a potent siRNA cargo inside mammalian cancer cells, released by exposing the internalized nanoparticles for several seconds to a pulsed near-infrared laser tuned for peak absorption with a specific spatial pattern. The technique can be expanded to deliver numerous drug molecules against diverse biological targets.

(May 5, 2009) — It has long been known that heat is an effective weapon against tumor cells. However, it's difficult to heat patients' tumors without damaging nearby tissues.

Ça fait longtemps que c'est connu que la chaleur est une arme efficace contre le cancer. Toutefois, c'est difficlle de traiter les tumeurs d'un patient par la chaleur sans endommager les tissus environnants.

Now, MIT researchers have developed tiny gold particles that can home in on tumors, and then, by absorbing energy from near-infrared light and emitting it as heat, destroy tumors with minimal side effects.

Mais maintenant, les chercheurs du MIT ont développé des nanos bars d'or qui vont se loger dans les tumeurs et absorbent l'énergie d'uen lumière infra-rouge et la réemettent sous frome de chaleur détruisant ainsi les tumeurs avec un minimum d'effet secondaires.

Such particles, known as gold nanorods, could diagnose as well as treat tumors, says MIT graduate student Geoffrey von Maltzahn, who developed the tumor-homing particles with Sangeeta Bhatia, professor in the Harvard-MIT Division of Health Sciences and Technology (HST) and in the Department of Electrical Engineering and Computer Science, a member of the David H. Koch Institute for Integrative Cancer Research at MIT and a Howard Hughes Medical Institute Investigator.

De telles particules peuvent aussi bien diagnostiquer que traiter les tumeurs.

Von Maltzahn and Bhatia describe their gold nanorods in two papers recently published in Cancer Research and Advanced Materials. In March, von Maltzahn won the Lemelson-MIT Student Prize, in part for his work with the nanorods.

Cancer affects about seven million people worldwide, and that number is projected to grow to 15 million by 2020. Most of those patients are treated with chemotherapy and/or radiation, which are often effective but can have debilitating side effects because it's difficult to target tumor tissue.

With chemotherapy treatment, 99 percent of drugs administered typically don't reach the tumor, said von Maltzahn. In contrast, the gold nanorods can specifically focus heat on tumors.

"This class of particles provides the most efficient method of specifically depositing energy in tumors," he said.

Wiping out tumors

Gold nanoparticles can absorb different frequencies of light, depending on their shape. Rod-shaped particles, such as those used by von Maltzahn and Bhatia, absorb light at near-infrared frequency; this light heats the rods but passes harmlessly through human tissue.

In a study reported in the team's Cancer Research paper, tumors in mice that received an intravenous injection of nanorods plus near-infrared laser treatment disappeared within 15 days. Those mice survived for three months with no evidence of reoccurrence, until the end of the study, while mice that received no treatment or only the nanorods or laser, did not.

Dans une étude, les tumeurs chez des souris qui ont reçus les nanorods en intraveineuse et ont été traité à l'infra-rouge ont disparus en 15 jours. Les souris ont survécu pour 3 mois sans récurence jusqu'à la fin de l'étude, les souris qui n'Avaient pas reçus les traitements sont mortes.

Once the nanorods are injected, they disperse uniformly throughout the bloodstream. Bhatia's team developed a polymer coating for the particles that allows them to survive in the bloodstream longer than any other gold nanoparticles (the half-life is greater than 17 hours).

In designing the particles, the researchers took advantage of the fact that blood vessels located near tumors have tiny pores just large enough for the nanorods to enter. Nanorods accumulate in the tumors, and within three days, the liver and spleen clear any that don't reach the tumor.

During a single exposure to a near-infrared laser, the nanorods heat up to 70 degree Celsius, hot enough to kill tumor cells. Additionally, heating them to a lower temperature weakens tumor cells enough to enhance the effectiveness of existing chemotherapy treatments, raising the possibility of using the nanorods as a supplement to those treatments.

The nanorods could also be used to kill tumor cells left behind after surgery. The nanorods can be more than 1,000 times more precise than a surgeon's scalpel, says von Maltzahn, so they could potentially remove residual cells the surgeon can't get.

Finding tumors

The nanorods' homing abilities also make them a promising tool for diagnosing tumors. After the particles are injected, they can be imaged using a technique known as Raman scattering. Any tissue that lights up, other than the liver or spleen, could harbor an invasive tumor.

In the Advanced Materials paper, the researchers showed they could enhance the nanorods' imaging abilities by adding molecules that absorb near-infrared light to their surface. Because of this surface-enhanced Raman scattering, very low concentrations of nanorods - to only a few parts per trillion in water [gf1]- can be detected.

Another advantage of the nanorods is that by coating them with different types of light-scattering molecules, they can be designed to simultaneously gather multiple types of information - not only whether there is a tumor, but whether it is at risk of invading other tissues, whether it's a primary or secondary tumor, or where it originated.

Bhatia and von Maltzahn are looking into commercializing the technology. Before the gold nanorods can be used in humans, they must undergo clinical trials and be approved by the FDA, which von Maltzahn says will be a multi-year process.

Avant que les nanorods puissent être utilisées sur les humians, ils doivent subir des essais cliniques et être approuvé par la FDA ce qui prendra des années.

Rice University chemists have discovered a way to load dozens of molecules of the anti-cancer drug paclitaxel onto tiny gold spheres. The result is a tiny ball, many times smaller than a living cell that literally bristles with the drug.

Les chimistes de l'université de Rice ont découvert un moyen d'attacher des douzaines de molécules anti-cancer paclitaxel sur une petite shère d'or plusieurs fois plus petite qu'une cellule vivante.

Paclitaxel, which is sold under the brand name Taxol®, prevents cancer cells from dividing by jamming their inner works.

Le paclitaxel qui est vendu sous le nom de Taxol empêche les cellules cancéreuses de se diviser en figeant leur travail interne.

"Paclitaxel is one of the most effective anti-cancer drugs, and many researchers are exploring how to deliver much more of the drug directly to cancer cells," said lead researcher Eugene Zubarev, the Norman Hackerman-Welch Young Investigator and assistant professor of chemistry at Rice. "We looked for an approach that would clear the major hurdles people have encountered -- solubility, drug efficacy, bioavailability and uniform dispersion -- and our initial results look very promising."

Le paclitaxel est un des médicaments les plus efficaces contre le cancer et plusieurs des chercheurs explorent les moyens de délivrer plus de médicaments aux cellules cancéreuses. Nous regardons pour une approche qui surmontera la plupart des difficultés rencontrées : solubilité, efficacité du médicament, bioviabilité et dispersion uniforme et nos résultats initiaux sont très prometteurs.

First isolated from the bark of the yew tree in 1967, paclitaxel is one of the most widely prescribed chemotherapy drugs in use today. The drug is used to treat breast, ovarian and other cancers.

Paclitaxel works by attaching itself to structural supports called microtubules, which form the framework inside living cells. In order to divide, cells must break down their internal framework, and paclitaxel stops this process by locking the support into place.

Since cancer cells divide more rapidly than healthy cells, paclitaxel is very effective at slowing the growth of tumors in some patients. However, one problem with using paclitaxel as a general inhibitor of cell division is that it works on all cells, including healthy cells that tend to divide rapidly. This is why patients undergoing chemotherapy sometimes suffer side effects like hair loss and suppressed immune function.

Parce que les cellules cancéreuses se divisent plus rapidement que les cellules saines, le paclitaxel est très efficace pour ralentir la croissance des tumeurs chez quelques patients. toutefois, un problème avec l'utilisation de paclitaxel comme inhibiteur général de la division cellulaire est qu'il travaille sur toutes les cellules incluant les cellules saines qui ont tendance à se diviser rapidement. C'est pourquoi les patients souffrent d'effets secondaire comme la perte des cheveux ou l'affaiblissement du système immunitaire.

"Ideally, we'd like to deliver more of the drug directly to the cancer cells and reduce the side effects of chemotherapy," Zubarev said. "In addition, we'd like to improve the effectiveness of the drug, perhaps by increasing its ability to stay bound to microtubules within the cell."

"Idéalement nous aimerions délivrer plus de médicaments directement aux cellules cancéreuses et réduire les effets secondaires. De plus, nous aimerions améliorer l'efficacité du médicament peut-être en augmentatn sa capacité de rester lier aux microtubulures dans la cellule."

Zubarev's new delivery system centers on a tiny ball of gold that's barely wider than a strand of DNA. Finding a chemical process to attach a uniform number of paclitaxel molecules to the ball -- without chemically altering the drugs -- was not easy. Only a specific region of the drug binds with microtubules. This region of the drugs fits neatly into the cell's support structure, like a chemical "key" fitting into a lock. Zubarev and graduate student Jacob Gibson knew they had to find a way to make sure the drug's key was located on the face of each bristle.

Zubarev and Gibson first designed a chemical "wrapper" to shroud the key, protecting it from the chemical reactions they needed to perform to create the ball. Using the wrapped version of the drug, they undertook a series of reactions to attach the drug to linker molecules that were, in turn, attached to the ball. In the final step of the reaction, they dissolved the wrapper, restoring the key.

"We are already working on follow-up studies to determine the potency of the paclitaxel-loaded nanoparticles," Zubarev said. "Since each ball is loaded with a uniform number of drug molecules, we expect it will be relatively easy to compare the effectiveness of the nanoparticles with the effectiveness of generally administered paclitaxel."

"Parce que les spères ont le même nombre de nanoparticules attachées après elles, nous nous attendons à ce que ce soit relativement facile de comparer l'efficacité des nanoparticules avec l'efficacité du paclitaxel administré de façon générale."