Les technologies permettant la détection précoce de cancers par l'intermédiaire de biomarqueurs sont destinées à avoir un fort impact dans la recherche contre le cancer et dans les soins cliniques des patients. Les techniques actuelles qui permettent de détecter la présence de biomarqueurs sont limitées par le fait que les échantillons doivent être constamment prélevés et faciles d'accès, ceci afin de connaître le niveau de développement de la tumeur cancéreuse en temps réel.
Une nouvelle technique, connue sous le nom de "implanted magnetic sensing", a été développée par Michael Cima et Robert Langer, tous deux chercheurs au MIT-Harvard Center of Cancer Nanotechnology Excellence (Cambridge, MA), afin de contrôler le développement des tumeurs et la progression de la chimiothérapie chez les patients atteints d'un cancer. Elle utilise les propriétés de détection d'interrupteurs à relaxation magnétique (Magnetic Relaxation Switches : MRS).
Les MRS sont des nanoparticules magnétiques qui diminuent le temps de relaxation transverse (T2) de l'eau en présence d'un métabolite. Ces MRS sont renfermés dans une multitude de réservoirs, réalisés en PDMS, qui disposent chacun de membranes semi perméables contenant des pores de 10 nanomètres permettant aux métabolites de pénétrer les réservoirs tout en empêchant la diffusion des MRS. Des anticorps spécifiques d'une molécule cible sont attachés à la surface de ces nanoparticules, et lorsque les molécules cibles sont présentes elles se fixent aux particules et provoquent leur agglutination. La détection de cette agglutination est effectuée par imagerie par résonance magnétique.
Les chercheurs du MIT ont validé leur technique en développant un implant contenant des anticorps reconnaissant la gonadotrophine ß humaine (hCG-ß), biomarqueur soluble spécifiquement présent dans les cancers des ovaires et des testicules. Des tests réalisés in vitro ont montré que cet implant peut détecter la présence du biomarqueur, le hCG-ß, à l'intérieur du corps du patient. Il peut être maintenu pour une longue période de temps et peut être implanté directement au sein de la tumeur, permettant ainsi aux chercheurs d'observer plus directement ce qui s'y passe. La démonstration de la faisabilité de ce prototype est une première étape dans le développement de détecteurs implantables permettant la détection de biomarqueurs in vivo, le prochain objectif de cette équipe étant que chaque réservoir formant l'implant détecte un biomarqueur différent.
Traitement de tumeurs cancéreuses par excitation radiofréquence de nanotubes
Les nanotubes de carbone sont des éléments prometteurs pour l'imagerie médicale de tumeurs cancéreuses, ils sont aussi potentiellement intéressants pour la thérapie du cancer car ils peuvent être exploités pour la destruction de cellules cancéreuses par traitement thermique. On peut envisager plusieurs moyens d'exciter les nanotubes pour qu'ils libèrent de l'énergie thermique, et plusieurs équipes ont déjà proposé d'utiliser le rayonnement infrarouge. (Voir "Combattre le Cancer a l'aide des Nanotechnologies : l'effort américain" Toutefois, même si dans cette gamme spectrale, l'absorption des tissus humains est relativement réduite, on ne peut pas espérer atteindre efficacement des tumeurs internes situes a plusieurs centimètres de la source de rayonnement.
Une autre technique développée par Steven Curley du M.D. Anderson (Houston, TX) en collaboration avec des scientifiques de Rice University (Houston, TX) et un groupe français de l'Université de Bordeaux combine une irradiation radiofréquence à 13,56 MHz avec des nanotubes de carbone mono paroi fonctionnalisés solubles dans l'eau. Cette technique non invasive a le potentiel de pouvoir traiter efficacement de nombreux cas de cancers avec un minimum, voire aucun effet toxique sur les cellules saines.
Plusieurs essais on été réalisés in vitro sur trois types de cellules cancéreuses humaines et in vivo sur des lapins infectés par la tumeur hépatique VX2 en injectant différentes concentrations de nanotubes (5 à 500 mg/L) et en les exposant à des excitations de puissances différentes (100 à 800 Watts). Les chercheurs observent un échauffement conséquent des nanotubes qui se traduit par la destruction totale des cellules cancéreuses. Des tests sur la toxicité des nanotubes réalisés après traitement ne montrent aucun effet secondaire à court terme sur les lapins, même si certaines cellules saines localisées à 2-5 millimètres des tumeurs ont été endommagées du fait de la diffusion des nanotubes dans les tissus. La prochaine étape du projet consistera à améliorer la fonctionnalisation des nanotubes et leur ciblage afin de limiter la destruction de cellules saines.
