Un simple test sanguin utilisant des nanoparticules pourrait permettre une détection plus précoce des lésions hépatiques aiguës

Le Dr Jie Zheng, chimiste de l'Université du Texas à Dallas, a passé une grande partie de sa carrière à étudier les nanoparticules d'or pour leur impact potentiel dans le domaine de la nanomédecine. Dans de nouvelles recherches, lui et ses collègues montrent comment ces nanoparticules pourraient jouer un rôle clé dans un simple test sanguin pour détecter des lésions hépatiques aiguës plus tôt que les méthodes actuelles.

L'étude, publié en ligne le 19 février dans la revue Avancées scientifiques , développe le travail de l'auteur correspondant Zheng, qui a déjà démontré l'utilisation de nanoparticules pour l'administration ciblée de médicaments anticancéreux et une meilleure compréhension des maladies rénales.

« Notre objectif est de permettre aux médecins de famille de détecter facilement une lésion hépatique plus tôt. S'ils peuvent détecter et traiter une telle lésion plus tôt, le patient a de meilleures chances de récupérer plus rapidement, " dit Zheng, professeur de chimie et de biochimie et professeur Cecil H. et Ida Green en sciences de la biologie des systèmes à la Faculté des sciences naturelles et mathématiques.

L'étalon-or pour la surveillance et le diagnostic d'une maladie du foie est une biopsie du foie, qui est invasif et peut être douloureux ou entraîner des complications. En milieu clinique, les médecins peuvent également surveiller la fonction hépatique de manière non invasive avec des tests qui enregistrent les niveaux de certaines enzymes et protéines dans le sang, tels que l'alanine aminotransférase (ALT) et l'aspartate aminotransférase (AST), qui sont libérés par les cellules du foie, ou des hépatocytes, lorsque l'organe est endommagé.

"Les biomarqueurs sanguins conventionnels comme l'ALT et l'AST sont libérés lorsque les hépatocytes meurent - le mal a déjà été fait, " a déclaré Zheng. " Un autre inconvénient de ces tests est que d'autres facteurs, comme l'inflammation, peut rendre ces biomarqueurs anormalement élevés. À cause de ce, dans de nombreux cas, les cliniciens peuvent ne pas intervenir tout de suite. Cela crée un problème car cela peut retarder la détection et le traitement des lésions hépatiques."

Cibler l'antioxydant clé

Dans l'étude, qui a été menée chez la souris, Zheng et ses collègues se sont concentrés sur un produit chimique appelé glutathion, qui est le maître antioxydant produit par le foie. La libération constante, ou efflux, de glutathion par les hépatocytes aide à maintenir la fonction de détoxification d'un foie sain. Lorsque le foie est endommagé, cependant, la production de glutathion est bloquée.

« L'épuisement du glutathion s'est avéré fortement corrélé avec un risque accru de nombreuses maladies du foie, y compris les lésions hépatiques d'origine médicamenteuse, stéatose hépatique liée à l'alcool et non alcoolique, fibrose et cirrhose du foie, " a déclaré Zheng. " Les gens étudient le glutathion depuis des décennies, mais ce n'est pas facile à surveiller de manière non invasive."

La surveillance non invasive du glutathion s'est avérée difficile car la biomolécule est diluée de près de trois ordres de grandeur une fois qu'elle pénètre dans la circulation sanguine, et il est rapidement consommé par d'autres organes et éliminé rapidement par les reins.

Zheng et ses collègues ont combiné leur expertise avec les nanoparticules d'or avec le comportement du glutathion pour développer leur nanosonde pour les lésions hépatiques aiguës, qu'ils ont ensuite testés sur des souris. Ils ont commencé par connecter chimiquement - ou conjuguer - sur des nanoparticules d'or un colorant organique fluorescent appelé vert d'indocyanine (ICG), qui a une large utilisation clinique.

« A cause de cette conjugaison, les molécules d'ICG ne sont pas fluorescentes. Les nanoparticules d'or transportent le colorant spécifiquement vers le foie. La beauté de ce travail est que la sonde peut être activée sélectivement dans le foie avec une spécificité élevée, " a déclaré Zheng.

Les chercheurs ont injecté des nanoparticules d'or conjuguées à des souris ayant reçu une dose excessive d'acétaminophène (APAP). Surdosage d'acétaminophène, également connu sous le nom de marque Tylenol, est l'une des causes les plus fréquentes de lésions hépatiques d'origine médicamenteuse et la cause la plus fréquente d'insuffisance hépatique aiguë aux États-Unis.

Suivi de la toxicité

Une fois que les nanoparticules ont atteint une partie du foie appelée sinusoïde, les molécules de glutathion ont fait tomber les molécules d'ICG des nanoparticules d'or et ont pris leur place.

"Rappelles toi, lorsque les cellules du foie sont blessées, l'efflux de glutathion est considérablement réduit; donc, il reste moins de glutathion et plus de molécules ICG à la surface des particules d'or, " a déclaré Zheng.

Les nanoparticules d'or sont revenues assez rapidement dans la circulation sanguine. En une demi-heure environ, les chercheurs ont pu détecter une déplétion en glutathion dans une petite quantité de sang.

"Un simple test sanguin montre combien d'ICG reste à la surface des particules d'or, " dit Zheng. " Plus il reste d'ICG, le moins de glutathion dans le foie, qui est directement corrélé à des dommages au foie. Notre particule a été capable de détecter un surdosage APAP avec une précision de 93%, ce qui est très élevé. Et c'est à un stade bien plus précoce que ce que les biomarqueurs traditionnels peuvent détecter."

Dr William Lee, professeur de médecine interne à l'UT Southwestern Medical Center, est co-auteur de l'étude et l'un des plus grands experts mondiaux de l'insuffisance hépatique aiguë et de la toxicité hépatique de l'acétaminophène. Lee a été chercheur sur site pour quatre réseaux parrainés par le National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases (NIDDK) :l'essai HALT-C (Hepatitis C Antiviral Long-Term Treatment Against Cirrhosis), le groupe d'étude sur l'insuffisance hépatique aiguë, le Drug-Induced Liver Injury Network et le Hepatitis B Research Network.

"Le flux de glutathion est au cœur du métabolisme de l'acétaminophène, et la nouvelle méthode de suivi du glutathion du Dr Zheng est un grand pas en avant dans notre capacité à comprendre et à prévenir la toxicité de l'acétaminophène, " dit Lee.

Dr Neil Kaplowitz, professeur de médecine et chef du service de gastro-entérologie et maladies du foie à la Keck School of Medicine de l'Université de Californie du Sud, qui n'a pas participé à l'étude, a déclaré :« Les auteurs de l'étude ont développé une nouvelle approche pour l'évaluation dynamique de l'état du glutathion dans les sinusoïdes du foie. Leur avancée technologique montre qu'ils peuvent imager le glutathion sanguin sinusoïdal ou mesurer cet indicateur de glutathion plasmatique sinusoïdal spécifiquement dans le sang périphérique collecté, qui reflète avec précision la quantité de glutathion dans les cellules du foie."

Alors que la présente étude était axée sur les médicaments, lésion hépatique aiguë, Zheng a déclaré que les travaux futurs approfondiront davantage la compréhension fondamentale des interactions foie-nanoparticules, continuer à améliorer la sensibilité et la précision du test, et étendre la technologie pour aider à détecter les lésions hépatiques chroniques également. Il a déclaré que la recherche est une extension passionnante de ses efforts antérieurs pour développer des nanomédicaments qui sont facilement éliminés du corps.

"J'ai passé une grande partie de ma carrière à développer des nanomédicaments clarifiables pour traiter des maladies comme le cancer ou les maladies rénales, et cette nouvelle recherche est une grande percée, " a déclaré Zheng. " Nous pensons que nos nouveaux travaux pourraient conduire à une nanomédecine clarifiable qui peut aider à détecter les lésions hépatiques beaucoup plus tôt avec un simple test sanguin, et cela pourrait aider beaucoup de gens."

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