Internalization pathways into cancer cells of gadolinium-based radiosensitizing nanoparticles

Autor: Marie Thérèse Aloy, Stéphane Roux, Thierry Epicier, Annie Rivoire, Béatrice Burdin, Isabelle Anselme-Bertrand, Jérémie Pourchez, Olivier Tillement, Claire Rodriguez-Lafrasse, Annie Malchere, Gustavo B. Alcantara, Pascal Perriat, Christelle Boulé, Emma Armandy, François Lux, Michèle Cottier, Lucile Joly-Pottuz, Wael Rima, Pierre Mowat, Lucie Sancey
Přispěvatelé: Matériaux, ingénierie et science [Villeurbanne] (MATEIS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Laboratoire de Physico-Chimie des Matériaux Luminescents (LPCML), Université de Lyon-Université de Lyon, Institut Lumière Matière [Villeurbanne] (ILM), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Ciblage thérapeutique en Oncologie (EA3738), Centre Technologique des Microstructures (CTµ), Centre de Microscopie Electronique Stéphanois, Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM), Institut Fédératif de Recherche en Sciences et Ingénierie de la Santé (IFRESIS-ENSMSE), École des Mines de Saint-Étienne (Mines Saint-Étienne MSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-IFR143, Centre Ingénierie et Santé (CIS-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Laboratoire Interdisciplinaire d'Etude des Nanoparticules Aérosolisées (LINA-ENSMSE), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-CIS, Service d'Histologie Embryologie, CHRU Saint-Etienne, Univers, Transport, Interfaces, Nanostructures, Atmosphère et environnement, Molécules (UMR 6213) (UTINAM), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Franche-Comté (UFC), Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC), INSA DE LYON MATEIS UMR CNRS 5510, Université de Lyon 1 (Laboratoire de Physico-Chimie des Matériaux Luminescents, UMR 5620 CNRS, Faculté de Médecine Lyon-Sud EMR 3738, Laboratoire de Radiobiologie Cellulaire et Moléculaire, Centre Technologique des Microstructures (CTμ)), Université Jean Monnet (Faculté de Médecine, CMES), Université de Franche-Comté (Institut UTINAM, UMR 6213 CNRS-UFC), Matériaux, ingénierie et science [Villeurbanne] ( MATEIS ), Université Claude Bernard Lyon 1 ( UCBL ), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut National des Sciences Appliquées de Lyon ( INSA Lyon ), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ), Laboratoire de Physico-Chimie des Matériaux Luminescents ( LPCML ), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Ciblage thérapeutique en Oncologie ( EA3738 ), Centre Technologique des Microstructures ( CTµ ), Université Jean Monnet [Saint-Étienne] ( UJM ), Institut Fédératif de Recherche en Sciences et Ingénierie de la Santé ( IFRESIS-ENSMSE ), École des Mines de Saint-Étienne ( Mines Saint-Étienne MSE ), Institut Mines-Télécom [Paris]-Institut Mines-Télécom [Paris]-IFR143, Centre Ingénierie et Santé ( CIS-ENSMSE ), Institut Mines-Télécom [Paris]-Institut Mines-Télécom [Paris], Laboratoire Interdisciplinaire d'Etude des Nanoparticules Aérosolisées ( LINA-ENSMSE ), Institut Mines-Télécom [Paris]-Institut Mines-Télécom [Paris]-CIS, Univers, Transport, Interfaces, Nanostructures, Atmosphère et environnement, Molécules ( UTINAM ), Institut national des sciences de l'Univers ( INSU - CNRS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université de Franche-Comté ( UFC )
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2013
Předmět:
Pathology
Radiation-Sensitizing Agents
Time Factors
Cell
[ SDV.TOX ] Life Sciences [q-bio]/Toxicology
Nanoparticle
Gadolinium
Diffusion
0302 clinical medicine
Neoplasms
Zeta potential
Pseudopodia
Internalization
media_common
0303 health sciences
Pinocytosis
medicine.anatomical_structure
Mechanics of Materials
Intracellular localization
030220 oncology & carcinogenesis
[SDV.TOX]Life Sciences [q-bio]/Toxicology
medicine.medical_specialty
Materials science
Cell Survival
media_common.quotation_subject
Biophysics
Bioengineering
Context (language use)
Biomaterials
03 medical and health sciences
Cell Line
Tumor
medicine
Electron microscopy
Humans
[SPI.GPROC]Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering
Particle Size
[SDV.IB.BIO]Life Sciences [q-bio]/Bioengineering/Biomaterials
030304 developmental biology
Radiotherapy
Cell Membrane
[ SPI.GPROC ] Engineering Sciences [physics]/Chemical and Process Engineering
[ SDV.IB.BIO ] Life Sciences [q-bio]/Bioengineering/Biomaterials
Fluorescence correlation spectroscopy
Confocal microscopy
Kinetics
Cytoplasm
Cancer cell
Vacuoles
Ceramics and Composites
Nanoparticles
Radiosensitizing nanoparticles
Zdroj: Biomaterials
Biomaterials, Elsevier, 2013, 34, pp.181-195. ⟨10.1016/j.biomaterials.2012.09.029⟩
Biomaterials, Elsevier, 2013, 34, pp.181-195. 〈10.1016/j.biomaterials.2012.09.029〉
ISSN: 0142-9612
Popis: International audience; Over the last few decades, nanoparticles have been studied in theranostic field with the objective of exhibiting a long circulation time through the body coupled to major accumulation in tumor tissues, rapid elimination, therapeutic potential and contrast properties. In this context, we developed sub-5 nm gadolinium-based nanoparticles that possess in vitro efficient radiosensitizing effects at moderate concentration when incubated with head and neck squamous cell carcinoma cells (SQ20B). Two main cellular internalization mechanisms were evidenced and quantified: passive diffusion and macropinocytosis. Whereas the amount of particles internalized by passive diffusion is not sufficient to inducein vitro a significant radiosensitizing effect, the cellular uptake by macropinocytosis leads to a successful radiotherapy in a limited range of particles incubation concentration. Macropinocytosis processes in two steps: formation of agglomerates at vicinity of the cell followed by their collect via the lamellipodia (i.e. the "arms") of the cell. The first step is strongly dependent on the physicochemical characteristics of the particles, especially their zeta potential that determines the size of the agglomerates and their distance from the cell. These results should permit to control the quantity of particles internalized in the cell cytoplasm, promising ambitious opportunities towards a particle-assisted radiotherapy using lower radiation doses.
Databáze: OpenAIRE
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