La recherche offre un aperçu de la progression du cancer

Lorsque le cancer se développe, les cellules tumorales peuvent se détacher de la masse d’origine, circuler dans la circulation sanguine et envahir d’autres parties du corps. Un nombre plus élevé de cellules tumorales circulantes, ou CTC, est souvent en corrélation avec de moins bons résultats et des taux de mortalité plus élevés pour les patients. Les CTC sont notoirement difficiles à suivre et à étudier, mais une équipe de l’Université de Géorgie a développé une technologie brevetée qui pourrait aider les chercheurs à étudier ces cellules et à mieux comprendre les mécanismes du cancer métastatique.

La clé est la vitesse, l’efficacité et la précision. Les chercheurs doivent être en mesure d’isoler les cellules tumorales circulantes d’un échantillon de sang d’un patient avec suffisamment de rapidité et de précision pour maintenir les cellules en vie à étudier. En règle générale, 1 millilitre de sang produit moins de 10 CTC, et même dans ce cas, ces cellules peuvent ne pas convenir à l’étude. Les technologies actuelles ont tendance à capturer peu de cellules, conduisent à une mauvaise séparation des cellules et entraînent des coûts importants.

Des chercheurs du Collège d’ingénierie de l’UGA ont développé une technologie microfluidique à haut débit et haute résolution, appelée séparation cellulaire inertielle-ferrohydrodynamique, qui peut trier rapidement plus de 60 millilitres d’échantillons à 100 000 cellules par seconde. Connue sous le nom de FCS inertiel, cette méthode peut également séparer les cellules sur la base d’une différence de seulement 1 à 2 micromètres de diamètre.

En outre, les chercheurs affirment que le FCS inertiel peut collecter plus de 99,7% des CTC et éliminer 99,992% des globules blancs, ce qui provoque une contamination et entrave la recherche. L’équipe décrit ses avancées dans deux études publiées récemment dans Lab on a Chip, une revue à comité de lecture de la Royal Society of Chemistry.

« Notre technologie est optimisée de manière à pouvoir capturer tous les CTC dans la circulation sanguine – nous ne les laissons pas passer », a déclaré Leidong Mao, professeur de génie électrique et informatique au Collège d’ingénierie de l’UGA.

« Nous les attrapons également de manière à ce qu’ils soient toujours utiles, fonctionnels et vivants », a-t-il déclaré. « Les chercheurs sur le cancer et les oncologues cliniques pourraient utiliser ces cellules pour essayer de comprendre pourquoi un patient a un cancer agressif ou pour développer une meilleure stratégie de traitement. »

Essentiellement, la méthode est si rapide et efficace que les cellules se comportent de la même manière en laboratoire qu’à l’intérieur du corps humain. Au cours des études, l’équipe de Mao a découvert que les CTC présentent toujours une nature agressive associée aux cellules cancéreuses, où elles migrent plus rapidement que les autres cellules et se dirigent vers les nutriments qui les aident à survivre. À l’avenir, a déclaré Mao, les chercheurs pourront peut-être utiliser ces observations pour comprendre pourquoi certains patients ont un cancer plus agressif que d’autres. Cela pourrait également conduire à des options de traitement personnalisées.

« Le potentiel du FCS inertiel pourrait être illimité », a déclaré Yang Liu, qui a mené la recherche dans le cadre de son doctorat. étudie à l’UGA et termine actuellement un travail postdoctoral à l’Université de Californie à Berkeley.

« Tout type de séparation cellulaire, tant qu’ils ont une différence de taille, pourrait être effectué avec un FCS inertiel », a déclaré Liu.

Par exemple, le laboratoire de Mao souhaite utiliser la technologie pour enrichir les cellules T thérapeutiques pour des traitements tels que l’immunothérapie anticancéreuse, ce qui peut être coûteux et prendre beaucoup de temps. Avec une méthode de séparation cellulaire améliorée, les cliniciens pourraient prélever des échantillons de sang, les modifier et enrichir les cellules thérapeutiques pour les patients.

De plus, l’équipe de recherche souhaite développer un dispositif inertiel-FCS pouvant être largement utilisé en milieu clinique. Si la procédure est standardisée, les cliniciens de tout le pays pourraient utiliser la technologie pour étudier les cellules des patients cancéreux et mieux comprendre à quel point le cancer est invasif.

« Les processus peuvent fonctionner dans un laboratoire mais pas ailleurs, simplement parce que les gens sont expérimentés et ont travaillé avec la technologie pendant longtemps », a déclaré Mao. « Nous voulons abaisser ce seuil et nous assurer qu’une personne ayant une formation minimale peut utiliser l’appareil et obtenir les mêmes résultats que nous en laboratoire. »

C’est pourquoi Mao et ses collègues ont travaillé avec l’Innovation District d’UGA pour former FCS Technology LLC, une start-up basée à Athènes qui développe et commercialise la technologie. Le district de l’innovation s’efforce d’accélérer la commercialisation de la recherche à l’UGA en formant et en soutenant les entrepreneurs du campus, en proposant des activités d’apprentissage par l’expérience aux étudiants et en facilitant les collaborations université-industrie. La mission de la société est d’être le leader innovant de la technologie d’isolement CTC qui améliore le pronostic et le traitement.

« À long terme, cette technologie pourrait être utilisée pour montrer le répertoire complet des CTC et comment ils varient parmi les patients atteints de cancer à différents stades, et éventuellement aider à prendre des décisions thérapeutiques et sauver des vies », a déclaré Wujun Zhao, directeur de la technologie pour le entreprise.

Les chercheurs ont développé un prototype de dispositif et il est maintenant en cours de validation avec des échantillons cliniques. Le laboratoire de Mao et FCS Technology ont travaillé main dans la main avec le Centre universitaire du cancer et du sang d’Athènes pour tester les échantillons de sang des patients et isoler les CTC à des fins de recherche, et ils recherchent davantage de volontaires pour donner du sang à des fins de validation et d’études cliniques. .

« Nous sommes très reconnaissants envers ces patients qui traversent déjà une période émouvante mais qui ont la volonté de donner leur sang afin que nous ayons la chance de valider cette technologie », a déclaré Mao. « Il y a de fortes chances qu’ils ne bénéficient pas de cette recherche, mais leur contribution pourrait aider de futurs patients qui pourraient bénéficier de l’étude de ces cellules tumorales et des thérapies potentielles. »

La source: Université de Géorgie