Prévenir les métastases avec des nanotubes.

02 janv 10:16

Alors que près de huit millions de personnes sont victimes d’un cancer chaque année dans le monde, les scientifiques redoublent d’ingéniosité pour guérir ce "fléau grandissant", selon les termes de la Ligue contre le cancer. La dernière avancée en la matière vient d’une équipe de chercheurs du CNRS, de l’Inserm, de l’Université Paris Descartes et de l’Université Paris Diderot. Dans une étude parue dans la revue scientifique Theranostics, ils expliquent avoir rendu les tumeurs "plus vulnérables aux produits de traitement" grâce à un procédé dit de nanohyperthermie.

Attaquer la structure même de la cellule

Actuellement, le traitement de référence du cancer reste la chimiothérapie, parfois associée à une radiothérapie ou à une chirurgie. Des médicaments sont alors administrés aux patients afin de détruire ou d’empêcher les cellules cancéreuses de se multiplier. Le dosage, le rythme d’administration et la façon dont on les associe dépend ensuite de la maladie du patient.


Mais voilà, "la lutte contre le cancer est souvent entravée par les résistances physiques des tumeurs et les dommages collatéraux que causent les traitements", soulignent les auteurs des travaux dans un communiqué. C’est pourquoi ils ont cherché à s’attaquer à la structure même de la tumeur. En effet, lorsque les cellules cancéreuses s’organisent de façon anarchique, elles provoquent une rigidification de la tumeur. Du coup, elles prolifèrent et migrent plus facilement en métastases (elles s’étendent alors à d’autres organes). Cette rigidification complique également la diffusion des agents thérapeutiques dans la tumeur.

Ne cibler que la tumeur

Toute la difficulté pour les chercheurs était donc d’affaiblir les tumeurs sans affecter les organes sains. Et l’obstacle a été franchi avec succès sur des souris. Comment ? Ils ont injecté des nanotubes de carbone directement dans la tumeur. Et les ont activés grâce à une lumière infrarouge. "Le laser agit alors dans les seules zones d’accumulation des nanotubes, qui vont chauffer sous son action", détaillent les auteurs.


Ainsi, les souris ont suivi durant deux séances ce procédé appelé nanohyperthermie, à un jour d’intervalle. Leurs tumeurs ont été chauffées à 52°C pendant trois minutes. Résultats : "Elles se sont d'abord rigidifiées, avant de ramollir progressivement dans la dizaine de jours qui suivent le traitement", ont constaté les chercheurs. Si les bienfaits de cette technique sont confirmés à l’échelle humaine, elle pourrait prêter main forte à la chimiothérapie afin de détruire une fois pour toutes les cellules cancéreuses restantes.

http://www.lci.fr/sante/etude-cancer-ramollir-les-tumeurs-pour-les-rendre-davantage-receptives-aux-traitements-2019808.html

(Feb. 9, 2012) — Wake Forest Baptist Medical Center researchers have again proven that injecting multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs) into tumors and heating them with a quick, 30-second laser treatment can kill them.

Des chercheurs ont prouvé encore une fois qu'injecter des nanos tubes de carbones dans les tumeurs et les chauffer avec un traitement au laser de 30 secondes peut tuer les tumeurs.

The results of the first effort involving kidney tumors was published in 2009, but now they've taken the science and directed it at breast cancer tumors, specifically the tumor initiating cancer stem cells. These stem cells are hard to kill because they don't divide very often and many anti-cancer strategies are directed at killing the cells that divide frequently.

Les résultats du premier effort aur les tumeurs du rein ont été publié en 2009 mais maintenant les scientifiques dirigent leurs recherches sur les tumeurs du et plus spécifiquement les tumeurs initiés par les cellules souches cancéreuses. Ces cellules souches sont difficilles à tuer parce qu'elles ne se divisent pas souvent et les stratégies anti-cancer sont plutot dirigés contre les cellules qui se divisent rapidement.

The Wake Forest Baptist research findings are reported online ahead of April print publication in the journal Biomaterials. The research is a result of a collaborative effort between Wake Forest School of Medicine, the Wake Forest University Center for Nanotechnology and Molecular Materials, and Rice University. Lead investigator and professor of biochemistry Suzy V. Torti, Ph.D., of Wake Forest Baptist, said the breast cancer stem cells tend to be resistant to drugs and radiotherapy, so targeting these particular cells is of great interest in the scientific community.

Les cellules souches cancéreuses ont tendance à résister aux médicaments et aux radiothérapies aussi cibler ces cellules est d'un grand intérêt pour la communauté scientifique.

"They are tough. These are cells that don't divide very often. They just sort of sit there, but when they receive some sort of trigger -- and that's not really well understood -- it's believed they can migrate to other sites and start a metastasis somewhere else," Torti explained. "Heat-based cancer treatments represent a promising approach for the clinical management of cancers, including breast cancer."

Quand les cellules recoivent une certaine forme d'initiation qui n'est pas bien comprise, elles migrent vers un autre endroit et font des métastases ailleurs. Les traitements à base de chaleur représentent une approche prometteuse pour la prise en chage des cancers en clinique incluant les cancers du sein.

Using a mouse model, the researchers injected tumors containing breast cancer stem cells with nanotubes, which are very small tubes made of carbon. By themselves, said Torti, nanotubes don't have any anti-tumor properties, but if they are exposed to laser-generated, near-infrared radiation they start to vibrate and produce heat. This combination can produce a local region in the tumor that is very hot, she said. Using this method, the group was able to stop the growth of tumors that were largely composed of breast cancer stem cells. This suggests that nanotube-mediated thermal treatment can eliminate both the differentiated cells that constitute the bulk of the tumor and the cancer stem cells that drive tumor growth and recurrence.

En utilisant des modèles de souris les chercheurs ont injectés des nanotubes dans les tumeurs des souris. en eux-mêmes ces nanotubes ne font rien mais lorsqu'ils sont exposés au laser, ils vibrent et deviennent chauds. Cela produit une région dans la tumeur qui est très chaude. En utilisant cette méthode, les scientifiques ont été capables d'arrêter la progression de tumeurs qui étaient grandement composées de cellules souches cancéreuses. Cela suggère que ce traitement par la chaleur à travers les nanotubes de carbone peut éliminer autant les cellules souches cancéreuses dangeureuses pour la récurence que les autres cellules cancéreuses.

"To truly cure a cancer, you have to get rid of the entire tumor, including the small population of cancer stem cells that could give rise to metastasis," Torti said. "There's more research to be done. We're looking at five to 10 years of more study and development. But what this study shows is that all that effort may be worth it -- it gives us a direction to go for a cure."

Pour guérir un cancer il vous faut venir à bout de la tumeur entière, incluant la petite population des cellules souches cancéreuses qui pourraient donner des métastases. Il y a encore beaucoup de travail à faire (5 ou 10 ans) mais cette étude nous montre que le jeu en vaut la chandelle et nous encourage dans la direction que nous prenons.

(Mar. 30, 2011) — A Harvard bioengineer and an MIT aeronautical engineer have created a new device that can detect single cancer cells in a blood sample, potentially allowing doctors to quickly determine whether cancer has spread from its original site.

Un ingénieur en biologie et un ingénieur en aéronautique ont créé un nouvel outil qui peut détecter les cellules cancéreuses dans une prise de sang. Cela pourrait permettre aux docteurs de déterminer rapidement si oui ou non le cancer s'est répandu à d'autres organes à partir du site original.

The microfluidic device, described in the March 17 online edition of the journal Small, is about the size of a dime, and could also detect viruses such as HIV. It could eventually be developed into low-cost tests for doctors to use in developing countries where expensive diagnostic equipment is hard to come by, says Mehmet Toner, professor of biomedical engineering at Harvard Medical School and a member of the Harvard-MIT Division of Health Sciences and Technology.

La chose a la dimension d'un dix cents et pourrait détecter également des virus ocmme le HIV. Il pourrait être développé en outil peu chers pour les pays ou c'est difficille d'amener des équipements dispendieux


Toner built an earlier version of the device four years ago. In that original version, blood taken from a patient flows past tens of thousands of tiny silicon posts coated with antibodies that stick to tumor cells. Any cancer cells that touch the posts become trapped. However, some cells might never encounter the posts at all.

Quelqu'un a construit une version de l'objet voici 4 ans. dans la version original le sang passait par des dizaines de milliers de petites stations en silicone enduites d'Anticorps auquels venaient se coller les cellules sanguines. N'importe quelle cellule cancéreuse qui venait heurter la station était retenue. Toutefois quelques cellules ne rencontraient jamais ces stations.

Toner thought if the posts were porous instead of solid, cells could flow right through them, making it more likely they would stick. To achieve that, he enlisted the help of Brian Wardle, an MIT associate professor of aeronautics and astronautics, and an expert in designing nano-engineered advanced composite materials to make stronger aircraft parts.

Toner a pensé que si ces stations étaient poreuses au lier de pleine, les cellules pouraient passer au travers et ce serait plus sûr qu'elles collent à ce moment-là. Pour dessiner ça, il s'est assuré dA'voir la complicité de Brian Wardle, un ingénieur en aéronautique et un expert en design de partie d'Avions.

Out of that collaboration came the new microfluidic device, studded with carbon nanotubes, that collects cancer cells eight times better than the original version.

De cette collaboration est venu le nouvel objet, avec des nanotubes de carbones qui collecte les cellules cancéreuses 8 fois plus que la version originale.

Scientists have long been interested in wrapping proteins around carbon nanotubes, and the process is used for various applications in imaging, biosensing, and cellular delivery. But this new study at Rensselaer is the first to remotely control the activity of these conjugated nanotubes.

Les scientifiques ont été intéressé depuis longtemps à envelopper les protéines sur un nanotube de carbone, ce processus est utilisé dans de nombreuses applications en imageri, biosenseurs, et livraison dans les cellules. Mais cette nouvelle étude à Rensselaer est la première à controler à distance les nanotubes.

A team of Rensselaer researchers led by Ravi S. Kane, professor of chemical and biological engineering, has worked for nearly a year to develop a means to remotely deactivate protein-wrapped carbon nanotubes by exposing them to invisible and near-infrared light. The group demonstrated this method by successfully deactivating anthrax toxin and other proteins.

Une équipe a travaillé un an pour développer un moyen pour désactiver à distance les protéines enveloppé par les nanotubes de carbones en les exposant à une lumière invisible près de l'infra rouge. Le groupe a fait la démonstration de cette méthode en désactivant successivement les toxines d'antrax et d'autres protéines.

"By attaching peptides to carbon nanotubes, we gave them the ability to selectively recognize a protein of interest -- in this case anthrax toxin -- from a mixture of different proteins," Kane said. "Then, by exposing the mixture to light, we could selectively deactivate this protein without disturbing the other proteins in the mixture."

En attachant des peptides au nanotubes de carbones, nous leurs avons donné la capacité de sélectivement reconnaitre une protéine d'intérêt dans une mixture de difféerntes protéines. Alors en exposant la mixture à la lumière nous pourrons sélectionner et désactiver cette protéine sans déranger les autres.

By conjugating carbon nanotubes with different peptides, this process can be easily tailored to work on other harmful proteins, Kane said. Also, employing different wavelengths of light that can pass harmlessly through the human body, the remote control process will also be able to target and deactivate specific proteins or toxins in the human body. Shining light on the conjugated carbon nanotubes creates free radicals, called reactive oxygen species. It was the presence of radicals, Kane said, that deactivated the proteins.

Kane's new method for selective nanotube-assisted protein deactivation could be used in defense, homeland security, and laboratory settings to destroy harmful toxins and pathogens. The method could also offer a new method for the targeted destruction of tumor cells. By conjugating carbon nanotubes with peptides engineered to seek out specific cancer cells, and then releasing those nanotubes into a patient, doctors may be able to use this remote protein deactivation technology as a powerful tool to prevent the spread of cancer.

En conjugant les natubes avec les peptides faits pour chercher des cellules cancéreuses spécifiques et en relachant ces naotubes dans un patients, les docteurs pourront être capables d'utiliser cette technologie pour prévenir les métastases.

Kane's team also developed a thin, clear film made of carbon nanotubes that employs this technology. This self-cleaning film may be fashioned into a coating that -- at the flip of a light switch -- could help prevent the spread of harmful bacteria, toxins, and microbes.

"The ability of these coatings to generate reactive oxygen species upon exposure to light might allow these coatings to kill any bacteria that have attached to them," Kane said. "You could use these transparent coatings on countertops, doorknobs, in hospitals or airplanes -- essentially any surface, inside or outside, that might be exposed to harmful contaminants."

Kane said he and his team will continue to hone this new technology and further explore its potential applications.

Details of the project are outlined in the article "Nanotube-Assisted Protein Deactivation" in the December issue of Nature Nanotechnology.

Co-authors of the paper include Department of Chemical and Biological Engineering graduate students Amit Joshi and Shyam Sundhar Bale; postdoctoral researcher Supriya Punyani; Rensselaer Nanotechnology Center Laboratory Manager Hoichang Yang; and professor Theodorian Borca-Tasciuc of the Department of Mechanical, Aerospace, and Nuclear Engineering.

The group has filed a patent disclosure for their new selective nanotube-assisted protein deactivation technology. The research project was funded by the U.S. National Institutes of Health and the National Science Foundation.