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Nanotechnologies et Nanosystèmes (P2N)
Edition 2012


MEFISTO


Nano-aimants biologiques fonctionnalisés pour la théranostique

développement d'un agent de contraste pour la théranostique
Le projet MEFISTO bénéficie d'un consortium dont l’expertise, la complémentarité et la multidisciplinarité des partenaires en présence peuvent lui assurer une position de leader mondial dans le développement d'agents de contraste fonctionnalisés à base de nano-aimants biologiques pour la théranostique de tumeurs cérébrales, associant l'imagerie moléculaire IRM haut champ et la thermothéraphie cérébrale.

développement d'un agent theranostique
Le projet MEFISTO s’inscrit dans le cadre d’un développement expérimental où les compétences scientifiques et techniques des partenaires du consortium sont coordonnées pour réaliser la preuve de concept et le développement de nano-aimants biologiques (les magnétosomes) fonctionnalisés pour leur utilisation dans le traitement de tumeurs cérébrales par hyperthermie magnétique, assisté par un diagnostic par IRM à haut champ. Ces nanoparticules, produites par des bactéries magnétotactiques, associent cinq caractéristiques d’intérêt pour des applications biomédicales autour d’un nouveau type d’agent théranostique : i) un cristal quasi-parfait de magnétite avec des propriétés contrastantes en IRM ; ii) des propriétés magnétiques qui facilitent la séparation et le guidage ; iii) une bicouche lipidique naturelle qui entoure le cristal, assurant sa solubilisation ; iv) une fonctionnalisation possible de la surface par voie génétique pour le ciblage cellulaire ou la catalyse enzymatique ; v) une action thérapeutique due à la composition ferrique qui génère de l’hyperthermie localisée sous l’effet d’une excitation.

Imagerie médicale à haut champs
La complémentarité au sein du consortium est excellente car chacun est en charge d’une phase du développement de l’agent théranostique : la conception et la production des nano-aimants biologiques fonctionnalisés est confiée au Partenaire 1, une équipe française reconnue dans le domaine des bactéries magnétotactiques ; le diagnostic IRM haut champ est confié au Partenaire 2 qui est un leader mondial dans l’imagerie haut champ du cerveau ; enfin le volet thérapeutique se trouve dans les mains d’une société spécialisée en biotechnologie (Partenaire 4) dont l’invention dans le domaine du traitement des cancers cérébraux par hyperthermie magnétique est protégée par un brevet international. Le Partenaire 3 développera les études in vivo de détermination de paramètres critiques (biodistribution, toxicité, immunogénicité).

Résultats

Sur la base de nos résultats préliminaires obtenus in vitro et in vivo, nous souhaitons confirmer et démontrer que l’utilisation des bactéries produisant naturellement des cristaux de magnétite encapsulés correspond à un développement méthodologique prometteur d’une nouvelle classe d’agents théranostiques pour les pathologies cérébrales. Le délivrable de ce projet est un nano-objet fonctionnalisé, non toxique, qui permet le diagnostic de tumeurs cérébrales par IRM haut champ et leur traitement par hyperthermie magnétique.

Perspectives

La caractérisation des magnétosomes bactériens réalisés dans ce projet ouvrira des perspectives de nombreuses perspectives dans le domaine des technologies pour la santé.

Productions scientifiques et brevets

Un article sur nos résultats préliminaires caractérisant les magnétosomes comme agent de contraste à haut champs est en cours de reviewing.

Partenaires

Divers public

Divers public

Divers privé

Divers public

PME

Aide de l'ANR 1 075 524 euros
Début et durée du projet scientifique janvier 2013 - 48 mois

Résumé de soumission

MEFISTO s’inscrit dans le cadre d’un développement expérimental où les compétences scientifiques et techniques des partenaires du consortium sont coordonnées pour réaliser la preuve de concept et le développement de nano-aimants biologiques (les magnétosomes) fonctionnalisés pour leur utilisation dans le traitement de tumeurs cérébrales par hyperthermie magnétique, assistées par un diagnostique par IRM à hauts-champs. Ces nano-particules, produites par des bactéries magnétotactiques, associent cinq caractéristiques d’intérêt pour des applications biomédicales autour d’un nouveau type d’agent théranostique : i) un cristal quasi-parfait de magnétite avec des propriétés contrastantes en IRM ; ii) des propriétés magnétiques qui facilitent la séparation et le guidage ; iii) une bicouche lipidique naturelle qui entoure le cristal, assurant sa solubilisation ; iv) une fonctionnalisation possible de la surface par voie génétique pour le ciblage cellulaire ou la catalyse enzymatique ; v) une action thérapeutique due à la composition ferrique qui génère de l’hyperthermie localisée sous l’effet d’une excitation.

Sur la base de nos résultats préliminaires obtenus in vitro et in vivo, nous souhaitons confirmer et démontrer que l’utilisation des bactéries produisant naturellement des cristaux de magnétite encapsulés correspond à un développement méthodologique prometteur d’une nouvelle classe d’agents théranostiques pour les pathologies cérébrales. Durant les 4 années de ce projet, les magnétosomes seront génétiquement fonctionnalisés avec des peptides ou protéines capable d’interagir avec une cible physiologique (des tumeurs cérébrales humaines implantées dans le cerveau de rongeurs). Ces nanoparticules magnétiques fonctionnalisées seront caractérisées par IRM à hauts-champs pour leurs propriétés contrastantes. Le ciblage cellulaire dans le cerveau des rongeurs sera réalisé grâce à des protocoles (déjà validés) d’ouverture de la barrière hémato-encéphalique par ultrasons pour le passage de l’agent théranostique. La sensibilité de l’IRM à hauts-champs obtenue par utilisation des magnétosomes permettra une localisation plus précise des cellules tumorales tout en utilisant des doses plus faibles d’agent. Le développement d’un traitement localisé par thermothérapie cérébrale, assisté par la localisation IRM, sera confié au partenaire industriel, NANOBACTERIE, qui développe la thermothéraphie cérébrale avec des magnétosomes non-fonctionnalisés (brevet international). En complément de la démonstration de ce concept qui peut être étendu à d’autres pathologies, nous recueillerons les données physiologiques sur ce modèle animal (biodistribution, toxicité et immunogénicité) nécessaires pour envisager le développement vers l’humain. Le délivrable de ce projet est un nano-objet fonctionnalisé, non toxique, qui permet le diagnostique de tumeurs cérébrales par IRM hauts-champs et leur traitement par hyperthermie magnétique. Le travail s’articule autour de 6 tâches. La complémentarité au sein du consortium est excellente car chacun est en charge d’une phase du développement de l’agent théranostique : la conception et la production des nano-aimants biologiques fonctionnalisés est confiée au Partenaire 1, une équipe française reconnue dans le domaine des bactéries magnétotactiques ; le diagnostique IRM hauts-champs est confié au Partenaire 2 qui est un leader mondial dans l’imagerie hauts-champs du cerveau ; enfin le volet thérapeutique se trouve dans les mains d’une société spécialisée en biotechnologie dont l’invention dans le domaine du traitement des cancers cérébraux par hyperthermie magnétique est protégé par un brevet international. Le 3ième partenaire développera les études in vivo de détermination de paramètres critiques (biodistribution, toxicité, immunogénicité). Le modèle animal est commun à tous et des résultats préliminaires ont déjà été obtenus in vitro et in vivo, démontrant la pertinence de ce consortium.

 

Programme ANR : Nanotechnologies et Nanosystèmes (P2N) 2012

Référence projet : ANR-12-NANO-0013

Coordinateur du projet :
Monsieur David Pignol (CEA/DSV/IBEB/SBVME/LBC)

 

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L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.