Thérapie nanophotothermique plasmonique de l'athérosclérose (NANOM-FIM)

Les maladies cardiovasculaires (MCV) sont l'une des principales causes d'invalidité et de décès dans le monde. La cause sous-jacente est généralement l'athérosclérose et plus particulièrement la rupture thrombotique d'une plaque d'athérosclérose dans une artère vitale. La restauration du flux sanguin vers le myocarde ischémique est établie comme l'objectif prééminent pour le traitement des patients atteints de maladies cardiovasculaires. Certaines techniques d'angioplastie modernes manipulent généralement simplement la forme de la plaque et présentent certaines restrictions cliniques et techniques, un taux de complications relativement élevé et un risque de resténose.

Les techniques les plus courantes dans la pratique actuelle sont l'angioplastie avec stenting et la chirurgie CABG (pour les patients atteints d'une maladie multivasculaire). L'angioplastie par ballonnet et le stenting, en fait, gèrent la forme de la plaque et ne créent pas de problème significatif de résidu de plaque s'écoulant du site. Une fois le rôle de l'implantation élective de stent établi, l'objectif suivant était de surmonter les complications de la thrombose subaiguë du stent (tout d'abord, avec l'utilisation de stents à élution médicamenteuse) et de l'hyperplasie néointimale (stents en métal nu) par des moyens pharmacologiques et physiques. . Parmi les problèmes non résolus, les enquêteurs peuvent décrire les restrictions chez les patients présentant une sténose d'une artère coronaire principale gauche non protégée, une maladie multivasculaire, un diabète sucré, un taux encore assez élevé de resténose intra-stent et une solution au problème d'un corps étranger dans un navire, le développement de stents biodégradables. Parmi les obstacles physiques à la pose d'un stent, les enquêteurs peuvent noter que l'accumulation de plaques d'athérosclérose peut exister sous différentes formes. La plaque peut être assez dure et squameuse, ou plus grasse et malléable. De plus, le Dr Peters D. et ses collègues de Santa-Barbara (2009) ont publié leurs propres données sur de nouvelles micelles modulaires multifonctionnelles contenant un élément de ciblage, un fluorophore et, si nécessaire, un composant médicamenteux dans la même particule. Le ciblage des plaques d'athérosclérose chez les souris ApoE-KO nourries avec un régime riche en graisses a été réalisé avec le pentapeptide cystéine-arginine-acide glutamique-lysine-alanine, qui se lie aux protéines plasmatiques coagulées. Les micelles fluorescentes se fixent sur toute la surface de la plaque, et notamment, se concentrent au niveau des épaulements de la plaque, endroit susceptible de se rompre. Ils montrent également que les micelles ciblées délivrent une concentration accrue du médicament anticoagulant hirulog à la plaque par rapport aux micelles non ciblées qui peuvent réduire les complications hémorragiques et l'athérogenèse.

De plus, la capacité des statines à réduire le volume de la plaque athérosclérotique dans la paroi de l'artère coronaire, appelée régression de la plaque, a reçu beaucoup d'attention. Les statines ont des antécédents remarquables en matière de réduction du cholestérol et d'amélioration de la survie. En plus d'abaisser les niveaux de cholestérol des lipoprotéines de basse densité (LDL-C), ils ont également une multitude d'autres actions, souvent décrites collectivement comme des effets pléiotropes. Les essais JUPITER (2003), REVERSAL (2004), PROVE IT (2004), ESTABLISH (2004) et ASTEROID (2006) ont montré qu'un faible taux de LDL après un traitement intensif par statine, lorsqu'il est accompagné d'une augmentation du HDL, peut régresser ou s'inverser partiellement. l'accumulation de plaque dans les artères coronaires. Les résultats suggèrent que les divers composants de l'athérome réagissent différemment au traitement par des thérapies médicales et peuvent être utilisés pour cibler les plaques susceptibles de réagir. Ainsi, le pool lipidique, la réaction inflammatoire sous forme de migration cellulaire, la libération de substance humorale et l'œdème sont toujours les cibles les plus probables de la pharmacothérapie. Mais, par exemple, les tissus fibreux, les dépôts minéraux et la substance fondamentale semblent être irréversibles malgré la manipulation métabolique.

De nombreux dispositifs ont récemment été décrits qui utilisent l'application de chaleur pour résoudre la plaque d'athérosclérose (technique au laser, élimination électrochirurgicale de la plaque, ou avec l'utilisation d'étincelles de radiofréquence, et autres). La plasmonique est une nouvelle approche invasive en médecine, et les nanoparticules métalliques sont un nouveau type de composite sphérique optiquement actif constitué d'un noyau diélectrique recouvert d'une fine coque métallique généralement en or. Lorsque les nanoparticules sont irradiées avec un laser proche infrarouge, elles absorbent l'énergie, qui est rapidement transférée par relaxation non radiative en chaleur et effets connexes, et conduit finalement à des dommages irréparables des tissus. En oncologie, les nanoparticules métalliques peuvent fournir un nouveau moyen de thérapie photothermique plasmonique ciblée (PPTT) dans le tissu tumoral, minimisant les dommages aux tissus sains environnants. Cependant, cette approche n'est pas utilisée en cardiologie aujourd'hui possédant le grand potentiel de l'angioplastie. L'efficacité des nanotechnologies est cependant limitée par des lacunes dans la compréhension actuelle des interactions thermiques entre les nanoparticules et les impulsions lumineuses laser ou les ondes continues dans le contexte d'environnements biologiques complexes. L'irradiation, même avec des impulsions d'énergie modérées, peut induire la fusion, l'évaporation et la fragmentation des nanoparticules. Ces événements peuvent modifier radicalement les effets thérapeutiques recherchés et conduire à la formation de bulles de vapeur ainsi que d'ondes acoustiques et d'ondes de choc. Mais les derniers inconvénients peuvent devenir des avantages selon les finalités du traitement. Ainsi, l'étude ouvre un nouveau chapitre dans l'histoire de la plasmonique.

Les chercheurs ont conçu cette étude pour vérifier les opportunités cliniques puissantes, l'efficacité et l'innocuité d'une nouvelle technique d'angioplastie telle que l'athérodestruction plasmonique. Les chercheurs ont formulé les questions de recherche suivantes : 1) Est-il possible de détruire entièrement une plaque par voie plasmonique avec un minimum de complications ? 2) Quel niveau de sécurité est typique pour les différentes approches par rapport à la pose d'un stent ? 3) Quels sont les avantages et les inconvénients des différentes techniques d'administration - cellules souches ou champ magnétique ? 4) Quelle est la signification des cellules souches progénitrices CD73+CD105+ mésenchymateuses transplantées pour la gestion de l'athérosclérose ? 5) La thérapie nanophotothermique plasmonique (PPTT) peut-elle constituer une alternative au stent ?

La thérapie photothermique plasmonique (PPTT) peut potentiellement réduire le volume de la plaque. Le PPTT fait fondre un tissu de plaque athérosclérotique avec une brûlure irréparable des tissus ciblés, un bouillonnement de vapeur du cytoplasme cellulaire et de la matrice extracellulaire avec une dégradation ultérieure des tissus et des effets destructeurs des ondes acoustiques et de choc comme mécanismes possibles de destruction de la plaque. Les NP sont absolument sans danger pour un organisme, mais la cinétique entière est pour la plupart inconnue. L'approche la plus dangereuse avec le niveau d'efficacité et de sécurité le plus bas est la livraison de NP avec des microbulles si on la compare à celle à base de cellules souches. Les cellules souches mésenchymateuses ont une efficacité appropriée en tant que système de délivrance local avec de nombreuses propriétés bénéfiques telles que des effets anti-inflammatoires, anti-apoptotique et multimétaboliques conduisant à la dégradation de la plaque. Ainsi, le PPTT peut devenir une alternative au stenting.

Parmi les problèmes potentiels, les chercheurs peuvent citer 1) la technique de délivrance de ces nanoparticules directement dans la plaque (cellules souches, microbulles aleuroniques avec des anticorps en surface (comme système de délivrance local), injection directe ou infusion dans les artères coronaires et les plaques pendant un PAC ou PCI); 2) risque élevé d'athérothrombose aiguë mortelle au site de chaleur due à la destruction de la coiffe fibreuse de la plaque (rôle d'adhésion des nanoparticules à la surface de l'endothélium) ; 3) effets à long terme de la nanodestruction localement et dans tout l'organisme (distribution et effets d'accumulation dans différents organes) ; 4) mécanisme de cet effet (microexplosion plasmonique et brûlure des tissus, lyse des cellules due au bouillonnement de vapeur du cytoplasme cellulaire et des tissus extracellulaires, ondes acoustiques et de choc destructrices); 5) paramètres biophysiques optimaux et niveaux d'énergie nécessaires de la nanodétonation pour empêcher la brûlure des tissus environnants et la perforation du vaisseau ; 6) les dommages plasmoniques sont irréparables, et cela signifie que les chercheurs doivent les combiner avec une autre biotechnologie pour la restauration des vaisseaux, comme l'utilisation de cellules souches ; 7) type optimal de cellules souches (source, origine, niveau de différenciation, potentiel, propriétés).

Ainsi, les inconvénients des approches peu invasives actuelles (stenting, statines et autres, laser, dispositifs d'électrochirurgie) :

• Corps étranger dans le coeur
• Resténose, y compris hyperplasie néointimale (cellules souches progénitrices adventices et circulantes d'origine différente sont impliquées)
• Risque d'athérothrombose aiguë ou subaiguë mortelle (y compris l'athérothrombose subaiguë « intra-stent »)
• Non pathogène - ne peut pas inverser ou régresser de manière significative la plaque
• Aucun effet sur le remodelage et la calcification (restriction pour le remodelage nécessaire)
• Restrictions cliniques pour certains groupes (maladie multivasculaire, coronaropathie principale gauche, diabète sucré, coronaropathie sévère, etc.), d'autre part, le PAC est une procédure très traumatisante (solution - MICS, y compris les réalisations en chirurgie stéréotaxique endoscopique), mais le PAC est toujours un approche en charge chez les patients sévères ou à haut risque

Inconvénients de l'approche étudiée :

• La nécessité de la technique de livraison spéciale
• La fonction perdue de l'artère - dommages pro-fibrotiques irréparables - la nécessité d'une autre prise en charge clinique pour la restauration des tissus - la nécessité de la thérapie de restauration avec des cellules souches
• La menace d'athérothrombose mortelle aiguë due à la rupture de la plaque (vulnérable)
• Ne peut pas traiter la partie non organique de la plaque - la nécessité d'une thérapie spéciale - les cellules souches
• Le mal des effets secondaires néfastes puissants - bouillonnement de vapeur (ébullition du cytoplasme et de l'ECM avec lyse ultérieure des cellules et provocation de cascades pro-apoptotique), ondes acoustiques et de choc dues à la détonation par laser générée par plasma des nanoshells dans les tissus
• Chauffage erratique (incontrôlable) - les tissus environnants du site d'intérêt peuvent atteindre une température jusqu'à 38-39°. Mais sur le site de brûlure, la température finale peut être d'environ 50 à 180 ° C (effet de cautérisation / de brûlure / de fusion) avec l'effet pro-fibreux des tissus.