Des chercheurs utilisent des bactéries gazeuses et explosives pour détruire les cellules cancéreuses

Les chercheurs militarisent une ancienne protéine contre le cancer.

Un jour, un agent anticancéreux pourrait être une cellule avec de puissants ballons spécialement équipés qui éclatent lorsqu’ils sont placés près d’un faisceau d’ultrasons, tuant les cellules cancéreuses environnantes dans son sillage. Les chercheurs de Caltech ont testé cette idée en laboratoire et ont publié cette semaine leurs travaux les plus récents dans .

La clé de cette opération réside dans de minuscules bulles de protéines que les biologistes appellent des vésicules de gaz. Certaines bactéries et protistes ont la capacité génétique de générer ces structures à la demande : si un microbe souhaite remonter à la surface, il peut générer quelques vésicules de gaz, rendant son corps plus flottant et le poussant vers le haut. S’il souhaite couler, il peut faire éclater quelques vésicules de gaz et faire l’inverse.

Les vésicules de gaz sont en effet anciennes : certains scientifiques pensent qu’elles ont évolué dans les mers primordiales de la Terre il y a déjà trois milliards d’années. Aujourd’hui, au 21e siècle, les scientifiques ont intelligemment réutilisé les vésicules de gaz pour leurs propres appareils. Ils ont été capables de concevoir génétiquement des microbes qui peuvent entrer dans le corps, où ils sont détectables par un appareil à ultrasons comme ceux utilisés pendant la grossesse.

Mais les vésicules de gaz ont aussi d’autres pouvoirs. Normalement, lorsqu’une vésicule de gaz éclate, le gaz à l’intérieur s’évapore. Mais, en entraînant ce gaz avec des ondes ultrasonores finement réglées, les chercheurs ont appris qu’ils pouvaient forcer les bulles de gaz à se développer et à se développer, jusqu’à ce que les bulles elles-mêmes éclatent également, violemment, créant des ondes de choc.

Les scientifiques appellent ce processus la cavitation inertielle, et c’est la même science qui permet aux ultrasons de nettoyer vos bijoux. Les auteurs de l’étude se sont demandé s’ils pouvaient utiliser les ondes de choc de ces bulles gonflées par ultrasons contre les tumeurs. Si une cellule pouvait être génétiquement modifiée pour produire des vésicules de gaz, elle pourrait alors être transformée en un puissant agent dormant, prêt à être activé par ultrasons.

“Maintenant, la cellule devient l’agent explosif”, explique Mikhail Shapiro , ingénieur chimiste à Caltech, qui faisait partie de la recherche.

Tout d’abord, les chercheurs ont dû tester les capacités explosives des vésicules de gaz. Ils ont placé des vésicules de gaz dans une boîte de Pétri, ainsi qu’un type de cellule de glioblastome souvent utilisé dans la recherche sur le cancer du cerveau. Après avoir fait sauter la parabole avec des ultrasons, en quelques secondes à peine, ils ont vu des signes de perturbation généralisée indiquant que les vésicules de gaz étaient responsables.

Ensuite, les chercheurs ont testé le processus sur des souris vivantes atteintes de cancer. Les chercheurs ont inséré des bactéries E. coli , connues pour être enclines à coloniser les tumeurs, modifiées avec le gène pour permettre aux microbes de créer des vésicules de gaz.

“Nous faisons en quelque sorte de l’auto-stop sur ces cellules qui savent se rendre au bon endroit”, explique Avinoam Bar-Zion , post-doctorant à Caltech et premier auteur de cet article.

Après avoir laissé les bactéries circuler pendant cinq jours, ils ont allumé l’échographie. À ce moment-là, les chercheurs ont découvert que ces bactéries avaient colonisé profondément à l’intérieur des tumeurs. Près de deux semaines après le traitement par ultrasons, les tumeurs sabotées avaient grandi trois fois plus lentement que celles qui ne l’étaient pas. Et les souris qui avaient reçu le traitement des vésicules gazeuses ont survécu, en moyenne, plus de deux fois plus longtemps que leurs homologues.

Ce n’est pas la première fois que des scientifiques bricolent de petites bulles à l’intérieur du corps humain. De minuscules bulles de la taille d’un globule rouge, appelées à juste titre microbulles, sont testées depuis des décennies comme un moyen potentiel d’administrer des médicaments. Ce n’est pas non plus la première fois que les scientifiques pensent à utiliser des microbes comme véhicule dans le corps. Des chercheurs ont testé la capacité de certaines bactéries à administrer des médicaments qui pourraient traiter certaines affections, comme certaines maladies intestinales . Mais ils sont loin d’être approuvés par la FDA, et certains scientifiques restent sceptiques quant à l’idée dans son ensemble.

“Après des décennies, je n’ai tout simplement pas vu cela se concrétiser”, déclare Mark Borden , ingénieur biomédical à l’Université du Colorado, Boulder, qui n’a pas participé à cette recherche.

Le groupe Caltech affirme que leur approche est distincte. Un opérateur peut contrôler sa configuration avec une machine à ultrasons. En conséquence, leur thérapie a la capacité alléchante d’être – au moins sur le papier – contrôlable de l’extérieur du corps.

« Cela vous donne la possibilité d’activer la thérapie quand vous le souhaitez, puis d’exposer la thérapie autant que vous le souhaitez », explique Borden. “Vous pouvez officiellement l’allumer et l’éteindre, ce qui est très rare, je pense, pour la thérapeutique.”

De plus, il n’est pas toujours facile de s’assurer que le traitement du cancer arrive au bon endroit. Mais le groupe Caltech a exploité des microbes qui sont déjà naturellement enclins à pénétrer dans les cellules cancéreuses, faisant ainsi le travail d’amener les vésicules de gaz là où elles doivent être.

« Vous pouvez faire en sorte que les cellules soient l’agent de livraison qui les place au bon endroit et les fabrique sur place, au bon endroit », explique Shapiro.

Bien sûr, faire fonctionner cette recherche en laboratoire est un défi ; le remettre entre les mains des médecins est une toute autre bête, et les chercheurs ont encore un long chemin à parcourir. D’une part, ils doivent s’assurer que l’insertion de microbes contenant des vésicules gazeuses dans un corps humain ne finira pas par déclencher le système immunitaire, ou qu’ils n’endommageront pas les tissus en dehors de la tumeur. Ils devraient donc tester davantage la thérapie sur des animaux, tels que des rongeurs, des porcs et des primates non humains.

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