Attachment of Therapeutic and Imaging Agents to Flagellated Magneto-Aerotactic Bacteria Cells for Tumor Treatment and Targeting Purposes

Malgré les progrès significatifs dans le domaine technologique et la compréhension du cancer (au niveau biologique), il y aura toujours des défis qui ralentiront le développement et l'implémentation de certaines options de traitements dans les essais cliniques. Les chercheurs dans les secteurs de l'administration du médicament et du génie tissulaire font face à des problèmes majeurs. Ceux-ci incluent notamment l'absence d'un système conventionnel et sélectif d'administration et de diffusion du médicament, les barrières physiologiques rencontrées par les agents antitumeur hématogènes avant de parvenir aux cellules cancéreuses dans les tumeurs solides et la séquestration des médicaments par le système immunitaire qui fait en sorte qu'une petite portion de la dose totale administrée atteint le site ciblé. Ainsi, un dosage fréquent est requis pour l'obtention de l'effet thérapeutique escompté, ce qui cause des effets adverses. Cela résulte ultimement par l'échec du traitement. De plus, l'imagerie médicale est essentielle dans le diagnostic et le traitement du cancer. Toutefois, dû à la complexité structurale des tumeurs et à la profondeur de pénétration limitée dans les tumeurs des agents de contraste disponibles, ceci était infaisable. Avec les développements récents, l'obtention d'images détaillées et à hautes résolutions a été facilitée. L'attachement et l'imagerie d'agents thérapeutiques nanométriques aux microorganismes magnéto-aerotactiques connus sous le nom de BN-1 magnetotactic bacteria (MTB) pour le ciblage des tumeurs ont été étudiés au cours de ce projet de maîtrise. Les microrobots MTB semblent être des agents de ciblage autopropulsés et navigable idéaux. Ils sont capables de voyager contre la pression du fluide interstitiel de la tumeur (TIFP) afin de cibler les régions profondes des tumeurs solides. Les complexes de MTB ont été formulés en attachant aux MTB (i) des liposomes encapsulés avec du SN38 (MTB-LP-SN38) et (ii) des nanoparticules fluidMAG-ARA superparamagnétique d'oxyde de fer magnétiques de 200 nm de diamètre (MTB-MNP). Puisque les nanoparticules magnétiques se comportent comme des agents d'imagerie par résonnance magnétique (IRM), les complexes MTB-MNP facilitent le monitoring de la structure de la tumeur et des zones hypoxiques, tout en agissant comme rétroaction dans les opérations de navigation des MTB. D'une part, les MTB-LP ont été développés par conjugaison covalente directe de liposomes fonctionnalisés à des groupements amine (–NH2) qui sont naturellement présents à la surface des bactéries MTB, via un couplage carbodiimide. D'autre part, le complexe MTB-MNP a été préparé vi selon une procédure en deux étapes. Tout d'abord, les nanoparticules magnétiques ont été fonctionnalisées avec l'anticorps BN-1 (AB) contre la protéine en surface des MTB en utilisant la chimie des carbodiimide. Par la suite, les MNP-AB ont été attachés aux MTB. Les échantillons de LP, LP-SN38 et MTB-LP-SN38 ont été analysés par chromatographie liquide/spectroscopie de mass (LC/MS), spectroscopie UV, diffusion dynamique de la lumière (DLS) et potentiel zeta (ZP). De plus, l'efficacité de l'attachement, l'alignement suivant le champ magnétique et la vitesse moyenne de natation d'échantillons de MTB-MNP soumis à un champ magnétique externe ont été examinés. Subséquemment, les résultats ont montré que les cellules de bactéries MTB sont capables de transporter des quantités thérapeutiques de médicaments et d'agents d'imagerie sans compromettre leur capacité naturelle de nager.