Contrôler l’effet tunnel électronique quantique pourrait aider les patients atteints d’un cancer du cerveau – Physics World

Contrôler l’effet tunnel électronique quantique pourrait aider les patients atteints d’un cancer du cerveau – Physics World

Horodatage: 19 octobre 2023 5h00

Thérapie quantique conçue pour tuer les cellules cancéreuses des tumeurs cérébrales
Traitement ciblé Les chercheurs développent des thérapies quantiques qui tuent sélectivement les cellules cancéreuses des tumeurs cérébrales agressives. (Avec l'aimable autorisation de Shutterstock/SciePro)

Une nouvelle technologie basée sur la modulation des processus quantiques à l’intérieur des cellules humaines pourrait révolutionner le traitement d’une forme particulièrement agressive de cancer du cerveau appelée glioblastome.

Unissant leurs forces pour le projet, biochimistes, physiciens, ingénieurs et cliniciens du Université de Nottingham ont montré que la stimulation électrique administrée via des bio-nanoantennes peut initier le tunnel biologique quantique pour le transfert d'électrons (QBET) au sein des cellules cancéreuses qui déclenche la mort cellulaire. L’équipe a utilisé cette technique dans ses expériences en laboratoire pour tuer les cellules cancéreuses du glioblastome, tout en laissant les cellules saines intactes.

Les bio-nanoantennes sont composées de nanoparticules d'or recouvertes de cytochrome c, une protéine qui joue un rôle clé dans le déclenchement de l’apoptose – la séquence naturelle d’autodestruction au sein d’une cellule. Quand le cytochrome c s'oxyde en perdant un électron via un tunnel quantique, il déclenche l'envoi de signaux qui ordonnent aux gènes de la cellule de se modifier de telle manière que la cellule meurt.

Dans l'étude, rapportée dans Natural Nanotechnology, l'équipe multidisciplinaire de chercheurs dirigée par Frankie Rawson, professeur agrégé à l'École de pharmacie et possédant une formation en biochimie et électrochimie, a utilisé un champ électrique externe à distance pour polariser les bio-nanoantennes qu'ils avaient développées. Cela a conduit à un gradient de tension suffisant pour déclencher l’oxydation – grâce à l’effet tunnel électronique – du cytochrome. c dans le revêtement. Ceci, à son tour, a déclenché le mécanisme d’autodestruction au sein des cellules de glioblastome dérivées du patient avec lesquelles elles étaient en contact direct.

L’une des caractéristiques qui rend le glioblastome si difficile à traiter est la tendance des cellules du glioblastome à se propager dans le cerveau. Ainsi, même une fois la tumeur cérébrale retirée, le cerveau contient de nombreuses cellules cancéreuses supplémentaires qui ne peuvent pas être extraites chirurgicalement sans risquer de lésions cérébrales. Les cellules du glioblastome deviennent également rapidement résistantes à la chimiothérapie. Ce nouveau traitement biologique quantique a donc le potentiel d’éliminer essentiellement ces cellules parasites.

« Nous intégrons l’électronique à la biologie pour contrôler les cellules. Le changement [qui déclenche la mort cellulaire] est un événement de tunnel quantique », explique Rawson, ajoutant que le traitement cible sélectivement les cellules cancéreuses en raison de leur biologie unique que l'on ne retrouve pas dans les cellules normales. Les cellules dépourvues de cette biologie spécifique ne répondent pas au stimulus électrique externe, permettant ainsi d'identifier les cellules cancéreuses – réceptives au traitement.

Les bio-nanoantennes de Nottingham sont trop grandes pour traverser la barrière hémato-encéphalique, une jonction très étroite de cellules tapissant les vaisseaux sanguins menant au cerveau et le protégeant des dommages en empêchant le passage des particules et des grosses molécules. Ainsi, ne pouvant être injectées dans la circulation sanguine, ces bio-nanoparticules devront être pulvérisées ou injectées à proximité du site tumoral lors de l’intervention chirurgicale.

L’or étant biocompatible, il n’est pas nécessaire d’éliminer les particules après traitement. Rawson souligne cependant que des études plus approfondies sont nécessaires pour déterminer ce qui arrive à la couche de cytochrome – qui, selon eux, se dégradera et cessera de fonctionner avec le temps – et pour évaluer si le traitement peut être administré en une seule dose ou, si des fractions sont nécessaires, quelles les délais entre les doses doivent être les mêmes.

Rawson espère « tester le traitement sur des patients d’ici une décennie » et cherche à obtenir des financements pour de petits essais sur l’homme. L'équipe a déjà commencé in vivo études, injectant les bio-nanoantennes dans des tumeurs cancéreuses chez les animaux pour vérifier les problèmes de toxicité.

"Je pense que la biologie est en train de changer et que les chercheurs commencent à se rendre compte que la bioélectricité, aux côtés de l'ADN, est fondamentale pour le fonctionnement cellulaire", conclut Rawson, qui espère qu'en raison de sa capacité à cibler sélectivement n'importe quel type de cellule cancéreuse, cette technique pourrait ouvrir la voie. pour toute une gamme de procédures médicales quantiques. « Ce travail a de nombreuses implications en termes de biologie quantique et de thérapie quantique. Il s’agit potentiellement d’un tout nouveau paradigme en médecine.

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