Des chercheurs de l'Université de Notre Dame ont mis au point un dispositif LED sans fil révolutionnaire qui peut être implanté pour traiter les cancers difficiles à atteindre. Ce dispositif, utilisé avec un colorant sensible à la lumière, tue les cellules cancéreuses et stimule le système immunitaire pour cibler le cancer plus efficacement. Il utilise la lumière verte, qui déclenche une réponse immunitaire robuste, et favorise une forme de mort cellulaire qui renforce l'activité immunitaire. Le potentiel de l'appareil pour l'activation à distance et le suivi du traitement marque une avancée significative dans le traitement des cancers profonds. Cette recherche est soutenue par les subventions STIR de l'université, visant à stimuler les projets interdisciplinaires qui ont un impact sur la santé, l'environnement et la technologie. Crédit : Université de Notre Dame
Les scientifiques de Notre Dame ont créé un dispositif LED sans fil implantable qui utilise la lumière et un colorant spécial pour tuer les cellules cancéreuses et activer le système immunitaire, offrant une nouvelle approche pour traiter efficacement les cancers internes.
Des formes spécifiques de lumière, associées à un médicament activé par la lumière, peuvent constituer un traitement efficace et non invasif pour les cancers cutanés ou proches de la peau. Cependant, les cancers situés en profondeur dans le corps, protégés par les tissus, le sang et les os, restent inaccessibles aux bienfaits thérapeutiques de la lumière.
Pour faire bénéficier ces cancers difficiles d'accès des bienfaits de la lumière, des ingénieurs et des scientifiques de l'Université de Notre Dame ont conçu un dispositif LED sans fil qui peut être implanté. Ce dispositif, associé à un colorant sensible à la lumière, détruit non seulement les cellules cancéreuses, mais mobilise également la réponse du système immunitaire contre le cancer. La recherche a été publiée dans Photodiagnostic et thérapie photodynamique.
Le rôle de la couleur claire dans le traitement
« Certaines couleurs de lumière pénètrent les tissus plus profondément que d’autres », explique Thomas O’Sullivan, professeur associé de génie électrique et co-auteur de l’étude. « Il s’avère que le type de lumière – dans ce cas, le vert – qui ne pénètre pas aussi profondément a la capacité de produire une réponse plus robuste contre les cellules cancéreuses. »
Pour que la lumière puisse détruire efficacement les cellules cancéreuses, il faut administrer aux cellules un colorant contenant des molécules absorbant la lumière. L'appareil s'allume, le colorant transforme la lumière en énergie et cette énergie rend toxique l'oxygène des cellules, ce qui retourne les cellules cancéreuses contre elles-mêmes.
Alors que d’autres traitements utilisent également l’oxygène des cellules comme arme, ce dispositif provoque une forme de mort cellulaire particulièrement fortuite.
« En travaillant ensemble, l'étudiante diplômée en biochimie Hailey Sanders et l'étudiante diplômée en génie électrique SungHoon Rho ont noté avec perspicacité que les cellules traitées gonflaient, ce qui est la caractéristique d'une sorte de mort cellulaire, la pyroptose, qui est particulièrement efficace pour déclencher la réponse immunitaire », a déclaré Bradley Smith, professeur de sciences Emil T. Hofman et co-auteur de l'article.
« Notre objectif est d’induire une petite quantité de mort cellulaire pyroptotique, ce qui déclenchera ensuite le système immunitaire pour commencer à attaquer le cancer. »
Recherches et applications futures
Dans des études futures, le dispositif sera utilisé sur des souris pour voir si la réponse anticancéreuse initiée dans une tumeur incitera le système immunitaire à identifier et à attaquer lui-même une autre tumeur cancéreuse.
O'Sullivan a indiqué que le dispositif, de la taille d'un grain de riz, peut être injecté directement dans une tumeur cancéreuse et activé à distance par une antenne externe. L'objectif est d'utiliser le dispositif non seulement pour administrer un traitement, mais aussi pour surveiller la réponse de la tumeur, en ajustant la force du signal et le moment de l'activation selon les besoins.
Cette recherche est l'un des quatre projets financés par les premières subventions de recherche interdisciplinaire transformatrice Seed (STIR). Lancée en 2023 par le Notre Dame College of Science et le College of Engineering, ces subventions sont conçues pour relancer des projets de recherche scientifique et technique dans les domaines de la santé humaine, de l'environnement et des technologies de l'information.
