Etude de minéraux de magnétosomes revêtus
1. Fabrication des minéraux de magnétosomes revêtus.
Afin d’éviter les problèmes de toxicité liés à la présence d’endotoxines et de substances organiques immunogènes à la surface des minéraux de magnétosomes, les chercheurs de la société Nanobactérie ont développé une méthode de synthèse en quatre étapes :
- les bactéries magnétotactiques sont d’abord cultivées en fermenteur (étape 1),
- les magnétosomes sont ensuite extraits des bactéries magnétotactiques (étape 2),
- les magnétosomes sont purifiés pour éliminer la matière organique résiduelle qui entoure la partie minérale du magnétosome constituée entre autres d’endotoxines (étape 3),
- les minéraux de magnétosomes obtenus après l’étape 3 sont ensuite revêtus par différentes substances telles qu’acide citrique, poly-L-lysine, PEI, carboxyméthyldextran, chitosan, néridronate, acide oléique… (étape 4).
Nous avons montré que les minéraux de magnétosomes revêtus obtenus en fin d’étape 4 sont apyrogènes, biocompatibles, stables en solution aqueuse et présentent des propriétés de chauffage supérieures à celles des nanoparticules chimiques couramment utilisées pour des traitements en hyperthermie magnétique.
La Figure ci-dessous présente des images de microscopie électronique à transmission montrant les types de magnétosomes obtenus à l’issue des différentes étapes du traitement :
- Des magnétosomes en chaines avec revêtement naturel provenant de la bactérie (étape 2).
- Des minéraux de magnétosomes sans revêtement (étape 3).
- Des minéraux de magnétosomes recouverts d’un revêtement synthétique (étape 4).
2. Organisation des minéraux de magnétosomes revêtus.
La Figure ci-dessous donne des exemples d’organisations des minéraux de magnétosomes revêtus obtenues en fin d’étape 4 :
- un arrangement en chaînes pour les revêtements de PEI et de chitosan,
- une encapsulation dans une matrice pour le revêtement de néridronate.
Il est intéressant de noter que pour certains revêtements utilisés, on retrouve un arrangement en chaînes assez similaire à celui observé à l’intérieur des bactéries magnétotactiques.
3. Stabilité et propriétés de chauffage des minéraux de magnétosomes revêtus.
Par ailleurs, la Figure ci-dessous indique que ces minéraux de magnétosome revêtus sont suffisamment stables (> 20 minutes) pour l’injection et qu’ils permettent un chauffage homogène, ce qui leur confère des propriétés favorables pour l’hyperthermie magnétique.
4. Toxicité des minéraux de magnétosomes revêtus.
Les chercheurs de la société Nanobactérie ont évalué :
- La cytotoxicité: Chacun des minéraux de magnétosomes revêtus avec 7 agents de revêtement différents apparaît non cytotoxique selon la norme ISO 10993-5, puisque le pourcentage d’inhibition cellulaire est resté en dessous de 30%.
- La toxicité aigüe : Les minéraux de magnétosomes revêtus de poly-L-lysine administrées jusqu’à une dose de 8 mg dans la queue de souris n’induisent pas de perte de poids ou de mort des souris, indiquant la faible toxicité aigüe de ces magnétosomes.
- La pyrogénicité. : les tests LAL révèlent des concentrations en endotoxines comparables pour les minéraux de magnétosomes revêtus et les nanoparticules chimiques. En outre, des tests de pyrogénicité réalisés sur lapin révèlent que les minéraux de magnétosomes revêtus de poly-L-lysine sont apyrogènes.
5. Efficacité des minéraux de magnétosomes revêtus sur glioblastomes murins GL-261 sous-cutanés.
Les chercheurs de Nanobacterie ont également testé l’efficacité des minéraux de magnétosomes revêtus de poly-L-lysine. Pour cela, des glioblastomes GL-261 ont d’abord été implantés en sous-cutané. Lorsque les glioblastomes ont atteint 50 à 150 mm3, environ 2 ,5 mg de ces minéraux de magnétosomes ont été administrés au centre de ces tumeurs et les tumeurs ont été exposées à 15 applications d’un champ magnétique alternatif d’intensité variée entre 11 et 31 mT et de fréquence 198 kHz pour atteindre des température de chauffage de 43 à 45 °C. Le traitement a permis un retard de croissance tumorale pour la moitié des souris traitées et une destruction tumorale totale pour l’autre moitié des souris traitées. Dans des conditions de traitement équivalentes, les signes d’activité anti-tumorale ont été beaucoup moins prononcés avec les nanoparticules chimiques menant à la destruction totale des tumeurs chez seulement 20% des souris.
La figure ci-dessous à gauche résume les conditions du traitement avec les minéraux de magnétosomes revêtus de poly-L-lysine. L’autre figure à droite compare les pourcentages de survie obtenus avec les minéraux de magnétosomes revêtus et avec les nanoparticules chimiques.
6. Efficacité des minéraux de magnétosomes revêtus sur des glioblastomes murins U87-Luc intracrâniens.
Les chercheurs de Nanobactérie ont ensuite fait croitre des glioblastomes U87-luc à l’intérieur de cerveaux de souris. Lorsque les glioblastomes ont atteint un volume de 1,5 mm3, de 0,5 à 0,7 mg de minéraux de magnétosomes revêtus de poly-L-lysine ont été administrés au centre de ces tumeurs et les tumeurs ont été exposées à 27 applications d’un champ magnétique alternatif de 27 mT et de fréquence 198 kHz. Le traitement a permis la destruction totale des glioblastome pour 100% des souris. Lorsqu’il est pratiqué dans des conditions équivalentes mais en utilisant des nanoparticules chimiques au lieu des magnétosomes, le traitement a été beaucoup moins efficace, menant à la destruction totale de seulement 20% des tumeurs.
La figure ci-dessous à gauche résume les conditions du traitement avec les minéraux de magnétosomes revêtus de poly-L-lysine. L’autre figure à droite compare les taux de survie obtenus avec les minéraux de magnétosomes revêtus et avec les nanoparticules chimiques.
