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Development and evaluation of a quantitative imaging technique for assessment of nanoparticle drug delivery across the blood-brain barrier: Applications for brain cancer therapeutics

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L'imagerie de l'administration des médicaments à travers la barrière hémato-encéphalique

L'inefficacité de l'administration d'agents thérapeutiques à travers la barrière hémato-encéphalique se traduit par un mauvais pronostic pour les patients atteints d'un cancer du cerveau. Un consortium de l'UE développe des méthodes d'imagerie pour évaluer les systèmes non invasifs d'administration dans le cerveau.

Recherche fondamentale
Santé

Pour administrer des composés dans le cerveau sans provoquer de lésions tissulaires et traiter efficacement le cancer du cerveau, le franchissement de la barrière hémato-encéphalique est une condition préalable. Des structures de type lipidique (technologie Cerense™) ont convoyé de façon efficace de petites molécules dans le cerveau. Il est cependant nécessaire de disposer de modèles animaux et de méthodes d'imagerie précises pour évaluer de façon non invasive l'efficacité de l'administration des médicaments. Le projet ONCONANOBBB (Development and evaluation of a quantitative imaging technique for assessment of nanoparticle drug delivery across the blood-brain barrier: Applications for brain cancer therapeutics), financé par l'UE, visait à développer et évaluer des techniques d'imagerie quantitative pour évaluer l'administration par nanoparticules de médicaments à travers la barrière hémato-encéphalique. D'une durée de quatre ans, le projet s'est axé sur la conception, la synthèse et la caractérisation de diverses nanoparticules pour une administration in vivo et in vitro à travers la barrière hémato-encéphalique. Les scientifiques voulaient également étudier le mécanisme d'action en utilisant des techniques d'imagerie à haute résolution. Il faut pour cela marquer les nanoparticules avec des radionucléides sans altérer leurs propriétés biologiques et établir une pharmacocinétique in vivo. Enfin, des chimiothérapies avec et sans la technologie Cerense™ ont été évaluées dans un modèle in vivo. Pour l'imagerie in vivo initiale, ONCONANOBBB a utilisé des modèles murins. L'amélioration du système d'imagerie à sténopé a permis de réaliser une imagerie submillimétrique précise du cerveau. Le système a ensuite été optimisé pour une imagerie simultanée du corps entier et on lui a adjoint une imagerie anatomique à rayons X. Les scientifiques ont formulé deux types différents de nanoparticules de liposome, fonctionnalisées avec différents agents de chélation pour permettre un radiomarquage. Ils ont comparé différentes approches de radiomarquage in vitro, ex vivo et in vivo, afin de comparer la biodistribution et les résultats de l'imagerie. Pour les nouveaux produits, l'imagerie in vivo de nanoparticules radiomarquées dans des souris normales a révélé une forte accumulation dans la rate et le foie et une importante circulation dans le sang. En comparaison, les souris à immunodéficience combinée sévère porteuses de tumeur (U87MG) ont accumulé les nanoparticules sur la tumeur. Le nombre d'animaux pour les études in vivo était nettement moins élevé que celui des animaux utilisés dans les études ex vivo classiques, ce qui démontré la valeur ajoutée des outils d'imagerie. À la fin de la deuxième année du projet, de nouveaux lipides fonctionnalisés par le glucose ont été testés afin de formuler des liposomes présentant de meilleures propriétés pour le ciblage de la barrière hémato-encéphalique. Cette nouvelle technologie d'administration ciblée de médicaments promet de réduire l'exposition systémique à l'agent chimiothérapeutique et de minimiser la toxicité sur et hors cible grâce à une meilleure absorption du médicament sur le site cible. L'utilisation d'outils d'imagerie in vivo a fourni, de façon non invasive, des informations quantitatives sur la biodistribution spatio-temporelle des nouvelles nanoparticules. Une alternative efficace aux biodistributions ex vivo, développée par l'équipe, pourrait être mise en application au niveau clinique.

Mots‑clés

Barrière hémato-encéphalique, cancer du cerveau, ONCONANOBB, nanoparticule, liposome

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