Les Enquêteurs Se Penchent Sur La Lutte Contre Les Tumeurs Avec Des Bactéries Magnétiques

Des scientifiques du monde entier étudient comment les médicaments anticancéreux peuvent atteindre plus efficacement les tumeurs qu’ils ciblent. Une probabilité est d’utiliser des bactéries modifiées comme ‘‘ferries’’ pour amener les médicaments avec le sang vers les tumeurs. Les chercheurs de l’ETH Zurich ont actuellement réussi à contrôler des bactéries spécifiques afin qu’elles puissent traverser de manière adéquate la paroi des vaisseaux sanguins, et infiltrer le tissu tumoral.

Dirigés par Simone Schürle, professeur d’équipements biomédicaux réactifs, les chercheurs de l’ETH Zurich ont choisi de travailler avec des bactéries naturellement magnétiques en raison des particules d’oxyde de fer qu’elles contiennent. Ces bactéries du genre Magnetospirillum réagissent aux champs magnétiques et peuvent être contrôlées par des aimants à partir de l’extérieur du corps.

Exploiter les lacunes momentanées

Dans les cultures cellulaires et aussi chez les souris, Schürle et son équipe ont maintenant révélé qu’un champ magnétique tournant utilisé au niveau de la tumeur améliore la capacité des bactéries à traverser la surface de la paroi vasculaire près de la croissance cancéreuse. Le champ électromagnétique tournant à la surface de la paroi vasculaire propulse les bactéries dans une activité circulaire.

Pour encore mieux comprendre comment fonctionne le mécanisme pour traverser la surface de la paroi vasculaire, un aspect détaillé est nécessaire: La paroi vasculaire comprend une couche de cellules et fonctionne comme un obstacle entre la circulation sanguine et les cellules tumorales, qui est imprégnée de plusieurs petits capillaire. Des espaces étroits entre ces cellules permettent à certaines particules de traverser la paroi vasculaire. L’ampleur de ces espaces intercellulaires est gérée par les cellules de la surface de la paroi vasculaire, et ils peuvent devenir temporairement suffisamment vastes pour permettre également aux bactéries de traverser la surface de la paroi vasculaire.

Propulsion solide ainsi qu’une forte probabilité

À l’aide d’expériences et de simulations informatiques, les scientifiques de l’ETH Zurich ont pu montrer que la propulsion des bactéries à l’aide d’un champ magnétique tournant, fonctionne pour trois facteurs. Premièrement, la propulsion par un champ électromagnétique tournant est dix fois plus efficace que la propulsion par un champ magnétique statique. Le dernier définit simplement la direction, et les bactéries doivent se déplacer sous leur pouvoir.

La deuxième raison, et la plus critique, est que les bactéries entraînées par le champ électromagnétique rotatif se déplacent constamment, suivant la surface de la paroi vasculaire. Cela les rend plus susceptibles de combler les vides qui s’ouvrent brièvement entre les cellules de la paroi vasculaire contrairement aux différents types de propulsion, dans lesquels le mouvement des bactéries est beaucoup moins exploratoire. Et troisième, contrairement à d’autres méthodes, les bactéries n’ont pas besoin d’être suivies par imagerie. Lorsque le champ magnétique est posé sur la tumeur, il ne nécessite pas d’être réajusté.

Le “cargo” s’accumule dans les cellules tumorales

“Nous utilisons également la locomotion naturelle et indépendante des bactéries”, explique Schürle. “Une fois que les bactéries ont traversé la surface de la paroi capillaire et se trouvent également dans la tumeur, elles peuvent migrer individuellement profondément à son intérieur.” Pour cette raison, les scientifiques utilisent la propulsion à travers le champ magnétique extérieur pendant seulement une heure, suffisamment longtemps pour que les bactéries pénètrent avec success, la paroi vasculaire et atteignent la masse.

Des telles bactéries pourraient apporter des médicaments anticancéreux à l’avenir. Dans leurs études sur la culture cellulaire, les chercheurs de l’ETH Zurich ont simulé cette application en fixant des liposomes (nanosphères de substances comme grasses) aux bactéries. Ils ont marqué ces liposomes d’une couleur fluorescente, ce qui leur a permis de montrer dans la boîte de Pétri que, la bactérie avait bien livré sa ‘‘cargaison’’ à l’intérieur des cellules cancéreuses, où elle s’était collectée. Les liposomes seraient remplis d’un médicament dans une future application clinique.

Traitement du cancer bactérien

L’utilisation de bactéries comme ‘‘ferries’’ pour les médicaments n’est qu’une des deux façons dont les bactéries peuvent aider à lutter contre les cellules cancéreuses. L’approche différente a plus de cent ans, et connaît actuellement une renaissance: en utilisant la propension naturelle de certains types de bactéries pour endommager les cellules tumorales. Cela peut inclure de nombreux mécanismes. Quoi qu’il en soit, on sait que les bactéries induisent des cellules spécifiques du système immunitaire, qui se débarrassent ensuite de la tumeur.

Plusieurs tâches de recherche étudient actuellement l’efficacité de l’utilisation de la bactérie E. coli contrairement aux tumeurs. Aujourd’hui, il est possible de modifier les micro-organismes en utilisant la biologie synthétique pour améliorer leur impact thérapeutique, réduire les effets secondaires, et aussi les rendre beaucoup plus sûrs.

Rendre les bactéries non magnétiques magnétiques

Encore, pour utiliser les propriétés inhérentes des micro-organismes dans la thérapie des cellules cancéreuses, la question de savoir comment ces bactéries peuvent atteindre efficacement la tumeur demeure. Bien qu’il soit possible d’injecter la bactérie directement dans les tumeurs proches de la surface du corps, cela n’est pas possible pour les tumeurs situées profondément à l’intérieur du corps. C’est là que se trouve le contrôle microrobotique du maître de conférences, Schürle. “Nous croyons que nous pouvons utiliser notre stratégie d’ingénierie pour améliorer l’efficacité de la thérapie des cellules cancéreuses bactériennes”, dit-elle.

E. coli utilisé dans les études sur le cancer n’est pas magnétique, et ainsi, ne peut donc pas être propulsé et régulé par un champ magnétique. Dans l’ensemble, la réactivité magnétique est un phénomène vraiment rare chez les bactéries. Magnetospirillum est l’un des genres minoritaires de bactéries qui ont cette propriété.

Schürle a donc l’intention de rendre également les bactéries E. coli magnétiques. Cela pourrait un jour permettre d’utiliser un champ magnétique pour gérer des bactéries curatives scientifiquement utilisées sans magnétisme naturel.

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Lire l’article original sur PHYS.

Plus d’informations: T. Gwisai et al, Microrobots vivants à couple magnétique pour une infiltration tumorale accrue, Science Robotics (2022). DOI : 10.1126/scirobotics.abo0665. www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.abo0665

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