Un nouvel appareil peut détecter le cancer dans une seule goutte de sang
Certains types de cancer, comme le cancer de l'ovaire, ont tendance à ne pas être détectés jusqu'à ce qu'ils soient trop avancés pour que le traitement soit efficace. Désormais, un outil innovant peut être en mesure de détecter le cancer facilement, rapidement et dans de minuscules quantités de sang.
Dans le but de trouver un moyen simple et efficace d'identifier les cancers difficiles à diagnostiquer, des chercheurs de l'Université du Kansas (KU) à Lawrence et du KU Cancer Center et KU Medical Center de Kansas City ont maintenant développé un détecteur de cancer ultrasensible. dispositif.
L'appareil, appelé «puce microfluidique à nanoparticules 3D», pourrait détecter avec succès les marqueurs du cancer dans la moindre goutte de sang ou dans un composant du sang appelé plasma.
L'auteur principal Yong Zeng, professeur agrégé de chimie à KU, et son équipe décrivent le fonctionnement du nouvel outil dans un article publié par la revue Génie biomédical de la nature a publié.
Cet appareil, expliquent les scientifiques, identifie et diagnostique le cancer en «filtrant» les exosomes, qui sont de minuscules vésicules produites par certaines cellules eucaryotes.
Dans le cas des cellules cancéreuses, les exosomes contiennent des informations biologiques qui peuvent diriger la croissance et la propagation de la tumeur.
«Historiquement, les gens pensaient que les exosomes étaient comme des« sacs poubelles »que les cellules pouvaient utiliser pour vider le contenu cellulaire indésirable», explique Zeng. "Mais, au cours de la dernière décennie", ajoute-t-il, "les scientifiques ont réalisé qu'ils étaient très utiles pour envoyer des messages aux cellules réceptrices et communiquer des informations moléculaires importantes dans de nombreuses fonctions biologiques."
«Fondamentalement, les tumeurs envoient des exosomes empaquetant des molécules actives qui reflètent les caractéristiques biologiques des cellules parentales. Alors que toutes les cellules produisent des exosomes, les cellules tumorales sont vraiment actives par rapport aux cellules normales », note Zeng.
Un outil de diagnostic haute sensibilité
Le nouveau dispositif est un outil de nano-ingénierie 3D avec un motif à chevrons qui «peigne» les exosomes, les poussant à entrer en contact avec la surface de la puce de l’outil à des fins d’analyse. Ce processus est appelé «transfert de masse».
«Les gens ont développé des idées intelligentes pour améliorer le transfert de masse dans les canaux micrométriques, mais lorsque les particules se rapprochent de la surface du capteur, elles sont séparées par un petit espace de liquide qui crée une résistance hydrodynamique croissante», note Zeng.
«Ici, nous avons développé une structure à chevrons nanoporeux 3D qui peut drainer le liquide dans cet espace pour amener les particules en contact dur avec la surface où les sondes peuvent les reconnaître et les capturer», explique-t-il en outre.
Afin de développer cet appareil de pointe, Zeng et son équipe ont collaboré avec Andrew Godwin, qui est un expert en biomarqueurs tumoraux et l'actuel directeur adjoint du KU Cancer Center.
Pour tester l'efficacité de la puce, les chercheurs ont utilisé des échantillons cliniques d'individus atteints d'un cancer de l'ovaire, un type de cancer notoirement difficile à détecter.
Ce faisant, l'équipe a découvert que la puce était capable de détecter la présence de ce cancer même dans la plus petite quantité de plasma.
«Nos études collaboratives continuent de porter leurs fruits et de faire progresser un domaine crucial dans la recherche sur le cancer et les soins aux patients - à savoir les outils innovants de détection précoce», déclare Godwin, soulignant que «ce domaine d'étude est particulièrement important pour les cancers tels que l'ovaire, étant donné que la grande majorité des femmes sont diagnostiquées à un stade avancé alors que, malheureusement, la maladie est pour la plupart incurable.
Applications cliniques multiples
Les chercheurs sont également ravis que le nouvel appareil soit facile à fabriquer et peu coûteux à produire, ce qui signifie qu'une large distribution pourrait être possible sans augmenter les coûts pour les patients.
"Ce que nous avons créé ici est une méthode de nanopatterning 3D sans avoir besoin d'un équipement de nanofabrication sophistiqué - un étudiant de premier cycle ou même un lycéen peut le faire dans mon laboratoire", note Zeng.
«C'est tellement simple et peu coûteux qu'il a un grand potentiel à traduire en milieu clinique», souligne-t-il, expliquant que l'équipe «[a] collaboré avec le Dr Godwin et d'autres laboratoires de recherche du KU Cancer Center et des biosciences moléculaires. département pour explorer davantage les applications translationnelles de la technologie. »
Plus important encore, Zeng et ses collègues affirment que cet appareil innovant est, en principe, très adaptable. Ils pensent qu'à l'avenir, les médecins pourraient l'utiliser pour diagnostiquer de nombreuses formes différentes de cancer, ainsi que d'autres maladies.
«À présent, nous examinons des modèles de culture cellulaire, des modèles animaux et également des échantillons cliniques de patients, nous faisons donc vraiment des recherches translationnelles pour faire passer l’appareil du laboratoire à des applications plus cliniques», déclare le chercheur principal.
«Presque toutes les cellules de mammifères libèrent des exosomes, l'application ne se limite donc pas au cancer de l'ovaire ou à tout autre type de cancer. Nous travaillons avec des gens pour examiner les maladies neurodégénératives, les cancers du sein et colorectal, par exemple. "
Yong Zeng
