Des microrobots nageurs délivrent des médicaments anticancéreux aux tumeurs pulmonaires métastatiques chez la souris

Des ingénieurs de l'Université de Californie à San Diego ont développé des robots microscopiques, appelés microrobots, capables de nager dans les poumons pour administrer des médicaments anticancéreux directement aux tumeurs métastatiques. Cette approche s'est révélée prometteuse chez la souris, où elle a inhibé la croissance et la propagation des tumeurs métastasées dans les poumons, augmentant ainsi les taux de survie par rapport aux traitements témoins.

Les résultats sont détaillés dans un article publié le 12 juin dans Avancées scientifiques.

Les microrobots sont une ingénieuse combinaison de biologie et de nanotechnologie. Il s'agit d'un effort conjoint des laboratoires de Joseph Wang et de Liangfang Zhang, tous deux professeurs au département de génie chimique et nano de la famille Aiiso Yufeng Li de la Jacobs School of Engineering de l'UC San Diego.

Pour créer les microrobots, les chercheurs ont attaché chimiquement des nanoparticules remplies de médicaments à la surface des cellules d'algues vertes. Les algues, qui assurent le mouvement des microrobots, permettent aux nanoparticules de nager efficacement dans les poumons et de délivrer leur charge thérapeutique aux tumeurs.

Les nanoparticules sont constituées de minuscules sphères de polymère biodégradables, chargées de doxorubicine, un médicament chimiothérapeutique, et recouvertes de membranes de globules rouges. Ce revêtement remplit une fonction essentielle : il protège les nanoparticules du système immunitaire, leur permettant de rester dans les poumons suffisamment longtemps pour exercer leurs effets antitumoraux.

“Cela agit comme un camouflage”, a déclaré Zhengxing Li, co-auteur de l'étude et titulaire d'un doctorat en nano-ingénierie. étudiant dans les groupes de recherche de Wang et Zhang. “Ce revêtement fait ressembler la nanoparticule à un globule rouge provenant du corps, elle ne déclenchera donc pas de réponse immunitaire.”

Cette formulation d'algues porteuses de nanoparticules est sûre, ont noté les chercheurs. Les matériaux utilisés pour fabriquer les nanoparticules sont biocompatibles tandis que les algues vertes utilisées, Chlamydomonas reinhardtii, sont reconnues comme étant sans danger par la Food and Drug Administration des États-Unis.

Cette étude s'appuie sur les travaux antérieurs des équipes de Wang et Zhang utilisant des microrobots similaires pour traiter la pneumonie mortelle chez la souris. “C'étaient les premiers microrobots à être testés en toute sécurité dans les poumons d'animaux vivants”, a déclaré Wang.

Dans des travaux antérieurs, les microrobots ont combattu la propagation des bactéries responsables de la pneumonie en utilisant une combinaison différente de médicament et de membrane cellulaire pour les nanoparticules. En peaufinant ces composants, l’équipe a désormais adapté les microrobots pour lutter contre la propagation des cellules cancéreuses dans les poumons.

« Nous démontrons qu'il s'agit d'une plate-forme technologique capable de fournir activement et efficacement des traitements thérapeutiques dans l'ensemble du tissu pulmonaire pour lutter contre différents types de maladies pulmonaires mortelles », a déclaré Zhang.

Dans la présente étude, des souris atteintes d'un mélanome métastasé dans les poumons ont été traitées avec des microrobots, qui ont été administrés aux poumons via un petit tube inséré dans la trachée.

Les souris traitées ont connu une durée de survie médiane de 37 jours, une amélioration par rapport à la durée de survie médiane de 27 jours observée chez les souris non traitées, ainsi que chez les souris ayant reçu soit le médicament seul, soit des nanoparticules remplies de médicament sans algues.

“Le mouvement de nage actif des microrobots a considérablement amélioré la distribution du médicament dans les tissus pulmonaires profonds, tout en prolongeant le temps de rétention”, a déclaré Li. “Cette distribution améliorée et ce temps de rétention prolongé nous ont permis de réduire la dose de médicament requise, réduisant ainsi potentiellement les effets secondaires tout en maintenant une efficacité de survie élevée.”

À l’avenir, l’équipe travaille à faire progresser ce traitement par microrobot vers des essais sur des animaux plus grands, avec pour objectif ultime des essais cliniques sur l’homme.