La plupart des tests que les médecins utilisent pour diagnostiquer le cancer, comme la mammographie, coloscopie, et les tomodensitogrammes—sont basés sur l'imagerie. Plus récemment, les chercheurs ont également développé des diagnostics moléculaires capables de détecter des molécules spécifiques associées au cancer qui circulent dans les fluides corporels comme le sang ou l'urine.

Les ingénieurs du MIT ont maintenant créé une nouvelle nanoparticule de diagnostic qui combine ces deux caractéristiques :elle peut révéler la présence de protéines cancéreuses grâce à un test d'urine, et il fonctionne comme un agent d'imagerie, localiser l'emplacement de la tumeur. En principe, ce diagnostic pourrait être utilisé pour détecter le cancer n'importe où dans le corps, y compris les tumeurs qui ont métastasé à partir de leur emplacement d'origine.

« Il s'agit d'un capteur très large destiné à répondre à la fois aux tumeurs primitives et à leurs métastases. Il peut déclencher un signal urinaire et nous permet également de visualiser où se trouvent les tumeurs, " dit Sangeeta Bhatia, le professeur John et Dorothy Wilson de sciences et technologies de la santé, de génie électrique et d'informatique au MIT et membre de l'Institut Koch pour la recherche intégrative sur le cancer et de l'Institut d'ingénierie et de science médicales du MIT.

Dans une nouvelle étude, Bhatia et ses collègues ont montré que le diagnostic pouvait être utilisé pour surveiller la progression du cancer du côlon, y compris la propagation de tumeurs métastatiques aux poumons et au foie. Finalement, ils espèrent qu'il pourrait être développé en un test de routine du cancer qui pourrait être effectué chaque année.

Bhatia est l'auteur principal de l'étude, qui apparaît aujourd'hui dans Matériaux naturels . L'auteur principal de l'article est le chercheur du MIT Liangliang Hao.

Localisation des tumeurs

Au cours des dernières années, Bhatia a développé des diagnostics du cancer qui fonctionnent en générant des biomarqueurs synthétiques qui peuvent être facilement détectés dans l'urine. La plupart des cellules cancéreuses expriment des enzymes appelées protéases, qui les aident à échapper à leurs emplacements d'origine en coupant les protéines de la matrice extracellulaire. Les nanoparticules de détection du cancer de Bhatia sont recouvertes de peptides qui sont clivés par ces protéases. Lorsque ces particules rencontrent une tumeur, les peptides sont clivés et excrétés dans l'urine, où ils peuvent être facilement détectés. Dans des modèles animaux de cancer du poumon, ces biomarqueurs permettent de détecter précocement la présence de tumeurs; cependant, ils ne révèlent pas l'emplacement exact de la tumeur ou si la tumeur s'est propagée au-delà de son organe d'origine.

Forts de leurs efforts antérieurs, les chercheurs du MIT ont voulu développer ce qu'ils appellent un diagnostic « multimodal », qui peut effectuer à la fois un dépistage moléculaire (détection du signal urinaire) et une imagerie, pour leur dire exactement où se trouvent la tumeur d'origine et les éventuelles métastases.

Pour modifier les particules afin qu'elles puissent également être utilisées pour l'imagerie TEP, les chercheurs ont ajouté un traceur radioactif appelé cuivre-64. Ils les ont également recouverts d'un peptide attiré par les environnements acides, tels que le microenvironnement dans les tumeurs, pour inciter les particules à s'accumuler sur les sites tumoraux. Une fois qu'ils atteignent une tumeur, ces peptides s'insèrent dans les membranes cellulaires, créant un signal d'imagerie puissant au-dessus du bruit de fond.

Les chercheurs ont testé les particules diagnostiques dans deux modèles murins de cancer du côlon métastatique, dans lequel les cellules tumorales se déplacent et se développent dans le foie ou les poumons. Après un traitement avec un médicament de chimiothérapie couramment utilisé pour traiter le cancer du côlon, les chercheurs ont pu utiliser à la fois le signal urinaire et l'agent d'imagerie pour suivre la réaction des tumeurs au traitement.

Les chercheurs ont également découvert que la fourniture de cuivre-64 avec leurs nanoparticules offre un avantage par rapport à la stratégie généralement utilisée pour l'imagerie TEP. Le traceur PET, connu sous le nom de FDG, est une forme radioactive du glucose qui est absorbée par les cellules métaboliquement actives, y compris les cellules cancéreuses. Cependant, le cœur génère un signal PET brillant lorsqu'il est exposé au FDG, et ce signal peut masquer les signaux plus faibles des tumeurs pulmonaires voisines. L'utilisation de nanoparticules sensibles aux acides pour accumuler du cuivre-64 dans l'environnement tumoral fournit une image beaucoup plus claire des tumeurs pulmonaires, les chercheurs ont trouvé.

Vers le dépistage du cancer

S'il est approuvé pour une utilisation chez les patients humains, Bhatia envisage que ce type de diagnostic pourrait être utile pour évaluer dans quelle mesure les patients répondent au traitement, et pour le suivi à long terme de la récidive tumorale ou des métastases, surtout pour le cancer du côlon.

"Ces patients pourraient être suivis avec la version urinaire du test tous les six mois, par exemple. Si le test urinaire est positif, ils pourraient suivre avec une version radioactive du même agent pour une étude d'imagerie qui pourrait indiquer où la maladie s'était propagée. Nous pensons également que la voie réglementaire peut être accélérée avec les deux modes de test tirant parti d'une seule formulation, " dit Bhatia.

A plus long terme, elle espère que cette technologie pourrait être utilisée dans le cadre d'un flux de travail de diagnostic qui pourrait être administré périodiquement pour détecter tout type de cancer.

« La vision est que vous pourriez l'utiliser dans un paradigme de dépistage - seul ou en conjonction avec d'autres tests - et nous pourrions collectivement atteindre les patients qui n'ont pas accès à une infrastructure de dépistage coûteuse aujourd'hui, " dit-elle. " Chaque année, vous pouviez faire un test d'urine dans le cadre d'un contrôle général. Vous ne feriez une étude d'imagerie que si le test d'urine devient positif pour ensuite découvrir d'où vient le signal. Nous avons encore beaucoup de travail à faire sur la science pour y arriver, mais c'est là où nous aimerions aller à long terme."

Glympe Bio, une société co-fondée par Bhatia, a effectué des essais cliniques de phase 1 d'une version antérieure des particules de diagnostic urinaire et les a trouvées sûres pour les patients.