1. Tumor Stiffening, a Key Determinant of Tumor Progression, is Reversed by Nanomaterial-Induced Photothermal Therapy
- Author
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Marangon, Iris, Silva, Amanda, Guilbert, Thomas, Kolosnjaj-Tabi, Jelena, Marchiol, Carmen, Natkhunarajah, Sharuja, Chamming's, Foucault, Ménard-Moyon, Cécilia, Bianco, Alberto, Gennisson, Jean-Luc, Renault, Gilles, Gazeau, Florence, Matière et Systèmes Complexes (MSC (UMR_7057)), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Institut Cochin (IC UM3 (UMR 8104 / U1016)), Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Paris-Centre de Recherche Cardiovasculaire (PARCC - UMR-S U970), Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Hôpital Européen Georges Pompidou [APHP] (HEGP), Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Hôpitaux Universitaires Paris Ouest - Hôpitaux Universitaires Île de France Ouest (HUPO)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Hôpitaux Universitaires Paris Ouest - Hôpitaux Universitaires Île de France Ouest (HUPO), Immunopathologie et chimie thérapeutique (ICT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de biologie moléculaire et cellulaire (IBMC), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Langevin - Ondes et Images (UMR7587) (IL), Sorbonne Université (SU)-Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Paris (UP)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-10-NANO-0008,NANOTHER,Hybrides multifonctionnels à base de nanotubes de carbone et de nanoparticules d'oxyde de fer fonctionnalisés pour des applications en imagerie et en thérapie(2010), ANR-10-LABX-0096,SEAM,Science and Engineering for Advanced Materials and devices(2010), Bos, Mireille, NANOTECHNOLOGIES ET NANOSYSTEMES - Hybrides multifonctionnels à base de nanotubes de carbone et de nanoparticules d'oxyde de fer fonctionnalisés pour des applications en imagerie et en thérapie - - NANOTHER2010 - ANR-10-NANO-0008 - P2N - VALID, Science and Engineering for Advanced Materials and devices - - SEAM2010 - ANR-10-LABX-0096 - LABX - VALID, Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Hôpital Européen Georges Pompidou [APHP] (HEGP), Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Hôpitaux Universitaires Paris Ouest - Hôpitaux Universitaires Île de France Ouest (HUPO)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Hôpitaux Universitaires Paris Ouest - Hôpitaux Universitaires Île de France Ouest (HUPO)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Institut de biologie moléculaire et cellulaire (IBMC), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Matière et Systèmes Complexes ( MSC ), Université Paris Diderot - Paris 7 ( UPD7 ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Institut Cochin ( UM3 (UMR 8104 / U1016) ), Université Paris Descartes - Paris 5 ( UPD5 ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Paris-Centre de Recherche Cardiovasculaire ( PARCC - U970 ), Université Paris Descartes - Paris 5 ( UPD5 ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Hôpital Européen Georges Pompidou [APHP] ( HEGP ), Immunopathologie et chimie thérapeutique ( ICT ), Institut de biologie moléculaire et cellulaire ( IBMC ), Université de Strasbourg ( UNISTRA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université de Strasbourg ( UNISTRA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Institut Langevin ondes et images, Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -ESPCI ParisTech-Université Paris Diderot - Paris 7 ( UPD7 ) -Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 ( UPMC ), ANR-10-NANO-0008,NANOTHER,Hybrides multifonctionnels à base de nanotubes de carbone et de nanoparticules d’oxyde de fer fonctionnalisés pour des applications en imagerie et en thérapie ( 2010 ), and ANR-11-LABX-086 - ANR-11-IDEX-05-02,LabEx SEAM,Science and Engineering for Advanced Materials and devices
- Subjects
elastography ,photothermal therapy ,administration & dosage ,Antineoplastic Agents ,methods ,Mice ,pathology ,therapy ,[SDV.BBM] Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology ,Animals ,cancer ,tumor microenvironment ,[SDV.BBM]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology ,[ SDV.BBM ] Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology ,carbon nanotubes ,Nanotubes, Carbon ,Lasers ,Hyperthermia, Induced ,Nanostructures ,Disease Models, Animal ,Photochemotherapy ,Carcinoma, Squamous Cell ,Elasticity Imaging Techniques ,Heterografts ,Chimie/Chimie thérapeutique ,Research Paper - Abstract
Tumor stiffening, stemming from aberrant production and organization of extracellular matrix (ECM), has been considered a predictive marker of tumor malignancy, non-invasively assessed by ultrasound shear wave elastography (SWE). Being more than a passive marker, tumor stiffening restricts the delivery of diagnostic and therapeutic agents to the tumor and per se could modulate cellular mechano-signaling, tissue inflammation and tumor progression. Current strategies to modify the tumor extracellular matrix are based on ECM-targeting chemical agents but also showed deleterious systemic effects. On-demand excitable nanomaterials have shown their ability to perturb the tumor microenvironment in a spatiotemporal-controlled manner and synergistically with chemotherapy. Here, we investigated the evolution of tumor stiffness as well as tumor integrity and progression, under the effect of mild hyperthermia and thermal ablation generated by light-exposed multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) in an epidermoid carcinoma mouse xenograft. SWE was used for real-time mapping of the tumor stiffness, both during the two near infrared irradiation sessions and over the days after the treatment. We observed a transient and reversible stiffening of the tumor tissue during laser irradiation, which was lowered at the second session of mild hyperthermia or photoablation. In contrast, over the days following photothermal treatment, the treated tumors exhibited a significant softening together with volume reduction, whereas non-treated growing tumors showed an increase of tumor rigidity. The organization of the collagen matrix and the distribution of CNTs revealed a spatio-temporal correlation between the presence of nanoheaters and the damages on collagen and cells. This study highlights nanohyperthermia as a promising adjuvant strategy to reverse tumor stiffening and normalize the mechanical tumor environment. journal article research support, non-u.s. gov't 2017 2017 01 01 imported
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- 2017
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