Les nanobots pourraient être l'avenir du traitement du cancer de la vessie

Une nouvelle étude explore l’utilisation de nanobots pour distribuer plus efficacement aux patients des médicaments anticancéreux. Les résultats pourraient avoir un effet retentissant sur l’avenir du traitement.

A new study explores the use of nanobots to distribute tumor-killing medications more efficiently to patients. The researchers employed tiny self-propelled machines that could penetrate deeper into bladder cancer tumors when compared to current methods. The results could have a resounding effect on treatment moving forward. Here's everything you need to know.

Une nouvelle étude explore l’utilisation de nanobots pour distribuer plus efficacement aux patients des médicaments anticancéreux. Les chercheurs ont utilisé de minuscules machines automotrices capables de pénétrer plus profondément dans les tumeurs cancéreuses de la vessie par rapport aux méthodes actuelles. Les résultats pourraient avoir un effet retentissant sur l’avenir du traitement. Voici tout ce que vous devez savoir.

Bladder Cancer

Cancer de la vessie

Bladder cancer is one of the leading causes of death around the world. A recent study by the American Cancer Society projected around 82K people will be diagnosed with bladder cancer in 2023 alone. Of those diagnosed, around 16.5K will not survive the ordeal. As such, it's easy to see why there's considerable effort put towards helping to reduce the number of people who will be affected by bladder cancer in the coming years.

Le cancer de la vessie est l’une des principales causes de décès dans le monde. Une étude récente de l’American Cancer Society prévoit qu’environ 82 000 personnes recevront un diagnostic de cancer de la vessie rien qu’en 2023. Parmi les personnes diagnostiquées, environ 16,5 000 ne survivront pas à cette épreuve. Il est donc facile de comprendre pourquoi des efforts considérables sont déployés pour contribuer à réduire le nombre de personnes touchées par le cancer de la vessie dans les années à venir.

The main causes of bladder cancer are smoking, workplace exposure to carcinogens, dietary factors, genes, diesel exhaust exposure, and radiotherapy. Notably, around 75% of confirmed bladder cancer tumors are non-muscle-invasive, meaning the cancer is located only on the inner layer of cells.

Les principales causes du cancer de la vessie sont le tabagisme, l'exposition professionnelle à des substances cancérigènes, les facteurs alimentaires, les gènes, l'exposition aux gaz d'échappement diesel et la radiothérapie. Notamment, environ 75 % des tumeurs confirmées du cancer de la vessie ne sont pas invasives sur le plan musculaire, ce qui signifie que le cancer est localisé uniquement sur la couche interne des cellules.

Current Treatment

Traitement actuel

The current methods of treating bladder cancer are effective and not dangerous. However, they leave lots of room for improvement. The most common procedure involves administering drugs directly to the bladder. The problem with treating bladders versus other organs is that it's designed to flush out toxins with urine constantly.

Les méthodes actuelles de traitement du cancer de la vessie sont efficaces et non dangereuses. Cependant, ils laissent beaucoup de place à l’amélioration. La procédure la plus courante consiste à administrer des médicaments directement dans la vessie. Le problème du traitement de la vessie par rapport à d’autres organes est qu’il est conçu pour éliminer constamment les toxines avec l’urine.

This urine, coupled with sedimentation, results in a low therapeutic efficacy. Drugs can find it hard to fully diffuse in a urine-rich environment that is constantly swapping out fluids to remain clean. Additionally, it's difficult to get the medication in all corners of the bladder, which results in some cell layers being untreated.

Cette urine, couplée à la sédimentation, entraîne une faible efficacité thérapeutique. Les médicaments peuvent avoir du mal à se diffuser complètement dans un environnement riche en urine qui remplace constamment les liquides pour rester propre. De plus, il est difficile de faire passer le médicament dans tous les coins de la vessie, ce qui fait que certaines couches cellulaires ne sont pas traitées.

These untreated cells can become future tumors and lead to the patient having to undergo multiple procedures and monitoring to ensure effectiveness for the following 5 years after treatment. Thankfully, researchers have put many years into figuring out the best way to deliver these life-giving drugs, and this latest development shows massive potential.

Ces cellules non traitées peuvent devenir de futures tumeurs et obliger le patient à subir de multiples procédures et surveillances pour garantir l'efficacité pendant les 5 années suivant le traitement. Heureusement, les chercheurs ont consacré de nombreuses années à trouver le meilleur moyen d’administrer ces médicaments vitaux, et ce dernier développement montre un énorme potentiel.

Nanobots Study

Étude sur les nanobots

The study, “Urease-powered nanobots for radionuclide bladder cancer therapy,” was published in Nature Nanotechnology. In the paper, scientists discuss the use of radiolabeled mesoporous silica-based urease-powered nanobots to improve bladder cancer treatment procedures. Specifically, the engineers wanted to see how the nanoparticles penetrated the bladder walls and dispersed across the organs.

L’étude intitulée « Nanobots alimentés par l’urée pour le traitement du cancer de la vessie par radionucléides » a été publiée dans Nature Nanotechnology. Dans l’article, les scientifiques discutent de l’utilisation de nanobots radiomarqués alimentés par de l’uréase, à base de silice mésoporeuse, pour améliorer les procédures de traitement du cancer de la vessie. Plus précisément, les ingénieurs voulaient voir comment les nanoparticules pénétraient dans les parois de la vessie et se dispersaient dans les organes.

Source – Bioengineering of Catalonia (IBEC) and CIC biomaGUNE.

Source – Bioingénierie de Catalogne (IBEC) et CIC biomaGUNE.

Nanomachines

Nanomachines

The nanobots used in this experiment are shaped like porous spheres. They Are made of silica and are designed to self-propel when exposed to the protein urease, which is found in urine. The researchers monitored as the silica nanoparticles (MSNPs) moved about the organ, reaching the deepest corners. Specifically, the nanobots move using ammonia and CO2 created by the asymmetric decomposition of urease around the device.

Les nanobots utilisés dans cette expérience ont la forme de sphères poreuses. Ils sont faits de silice et sont conçus pour s’autopropulser lorsqu’ils sont exposés à la protéine uréase, présente dans l’urine. Les chercheurs ont surveillé le déplacement des nanoparticules de silice (MSNP) dans l’organe, atteignant les coins les plus profonds. Plus précisément, les nanobots se déplacent en utilisant de l'ammoniac et du CO2 créés par la décomposition asymétrique de l'uréase autour de l'appareil.

Test

Test

The testing phase involved two lab mice, vivo and ex vivo. Both mice suffered from bladder cancer tumors located deep within their organs. The researchers injected nanoparticles directly into the patients so the team could study the maneuverability of the nanoparticles and their accumulation within the organ. Notably, the mice were made to change position every 30 minutes to help facilitate equal dispersion across the organ. Here's what was learned.

La phase de test a impliqué deux souris de laboratoire, vivo et ex vivo. Les deux souris souffraient de tumeurs cancéreuses de la vessie situées profondément dans leurs organes. Les chercheurs ont injecté des nanoparticules directement aux patients afin que l’équipe puisse étudier la maniabilité des nanoparticules et leur accumulation dans l’organe. Notamment, les souris ont été amenées à changer de position toutes les 30 minutes pour faciliter une dispersion égale dans l’organe. Voici ce qui a été appris.

Murine Tests

Tests murins

Murine tests were used to study the level of penetration achieved by the nanoparticles. To accomplish this task, the team used radio-iodinated nanobots. The team relied on the commonly used Iodine-131 and positron emission tomography (PET) imaging to see exactly what layers were treated.

Des tests murins ont été utilisés pour étudier le niveau de pénétration atteint par les nanoparticules. Pour accomplir cette tâche, l’équipe a utilisé des nanobots radio-iodés. L’équipe s’est appuyée sur l’imagerie couramment utilisée par l’iode 131 et la tomographie par émission de positons (TEP) pour voir exactement quelles couches ont été traitées.

Optical System

Système optique

The engineers created a new fluorescence microscopy system developed at IRB Barcelona. This new optical testing process provides an in-depth 3d model demonstrating penetration levels across the organ. Specifically, a system that used Label-free optical contrast based on polarization-dependent scattered light-sheet microscopy of cleared bladders made the process easier. It eliminated the light usually refracted by the liver, which made it much easier to confirm the nanoparticle's movement.

Les ingénieurs ont créé un nouveau système de microscopie à fluorescence développé à l'IRB Barcelone. Ce nouveau processus de test optique fournit un modèle 3D détaillé démontrant les niveaux de pénétration dans l’organe. Plus précisément, un système utilisant un contraste optique sans étiquette basé sur la microscopie à feuille de lumière diffusée dépendante de la polarisation des vessies nettoyées a rendu le processus plus facile. Il a éliminé la lumière habituellement réfractée par le foie, ce qui a permis de confirmer beaucoup plus facilement le mouvement de la nanoparticule.

Results

Résultats

The test results were eye-opening. The new process was able to achieve far better dispersion and penetration versus traditional methods. Specifically, a single dose of urea-powered, radionuclide-carrying nanorobots successfully reduced the size of tumors in the test subjects by 90%. Interestingly, the team discovered that the nanobots were able to break down the wall of the bladder and the extracellular wall of the tumor by altering Ph levels.

Les résultats des tests ont été révélateurs. Le nouveau procédé a permis d'obtenir une dispersion et une pénétration bien meilleures que les méthodes traditionnelles. Plus précisément, une dose unique de nanorobots transportant des radionucléides alimentés à l’urée a réussi à réduire de 90 % la taille des tumeurs chez les sujets testés. Fait intéressant, l’équipe a découvert que les nanobots étaient capables de briser la paroi de la vessie et la paroi extracellulaire de la tumeur en modifiant les niveaux de pH.

Benefits

Avantages

There are several benefits that the new bladder cancer study makes possible. For one, it shows enhanced diffusion and mixing capabilities. As such, it makes treatments more effective. The self-propelled nanobots can enter and spread across the bladder using urine as the catalyst, creating a more efficient approach.

La nouvelle étude sur le cancer de la vessie rend possible plusieurs avantages. D’une part, il présente des capacités améliorées de diffusion et de mélange. En tant que tel, cela rend les traitements plus efficaces. Les nanobots automoteurs peuvent pénétrer et se propager dans la vessie en utilisant l'urine comme catalyseur, créant ainsi une approche plus efficace.

Pierce Tumor Wall

Mur de tumeur de Pierce

The new process sent nanobots colliding with the urothelium. In the past

Le nouveau processus a envoyé des nanobots entrer en collision avec l'urothélium. Dans le passé