La plupart des décès par cancer sont causés par des tumeurs récurrentes ou métastatiques. Les thérapies conventionnelles ciblent les cellules tumorales à division rapide, mais sont incapables d'éradiquer les cellules initiatrices de tumeurs hautement chimiorésistantes (TIC), responsable en fin de compte de la rechute et de la propagation des tumeurs dans d'autres parties du corps. Une équipe de chercheurs du Centre Auto-assemblage et Complexité, au sein de l'Institute for Basic Science (IBS) a développé le premier capteur fluorescent pour visualiser les TIC. Fonctionnel dans les poumons, système nerveux central, mélanome, Sein, rénal, ovaire, côlon, et des cultures de cellules cancéreuses de la prostate, cela pourrait devenir un outil utile pour l'évaluation post-traitement sans biopsie et le développement de médicaments anti-TIC. L'étude a été menée à POSTECH (Pohang, Corée du Sud), en collaboration avec l'Agence pour la science, la technologie et la recherche (A*STAR, Singapour), et est publié dans Angewandte Chemie Édition Internationale .
Dans certains cas, une minorité de cellules appelées TIC, ou des cellules souches cancéreuses, sont coupables de repeupler la tumeur après le traitement. Leurs propriétés semblables à celles des cellules souches leur permettent de maintenir un pool de cellules souches cancéreuses au sein de la tumeur, ainsi que pour produire de nouvelles cellules tumorales matures. Bien que certains anticorps ciblant les TIC soient disponibles, il n'y a pas un seul anticorps universel qui couvre toutes sortes de TIC de différents tissus.
En filtrant des milliers de produits chimiques fluorescents, l'équipe a développé TiY, un capteur qui colore sélectivement les CIT du cancer du poumon non à petites cellules, qui représente environ 85 pour cent de tous les cancers du poumon. Ils ont découvert que TiY est capable de distinguer les TIC des non-TIC dans diverses lignées cellulaires de cancer du poumon humain et des tumeurs pulmonaires dérivées de patients.
Au-delà du cancer du poumon, TiY est capable de cibler les TIC dans 28 types de lignées cellulaires humaines dérivées du système nerveux central, mélanome, Sein, rénal, ovaire, côlon, et le cancer de la prostate. "TiY a les caractéristiques d'une sonde universelle, applicable à divers types de cancer quelle que soit l'origine du tissu, " explique CHANG Young-Tae.
Les chercheurs ont découvert que TiY se lie à une protéine intracellulaire appelée vimentine. Une partie du cytosquelette, la vimentine donne souplesse et structure à la cellule, mais c'est aussi un marqueur de la transition épithéliale-mésenchymateuse (EMT), qui est considéré comme un événement crucial pour la métastase dans les tumeurs épithéliales. Le procédé EMT permet aux cellules de se détacher de leurs voisines et d'adopter un comportement migratoire et invasif. Bien qu'il s'agisse d'un processus normal dans l'embryogenèse pour construire de nouveaux tissus, lorsqu'il se produit dans les cellules cancéreuses, il génère des métastases. Bien que la vimentine soit un biomarqueur TIC connu et que des anticorps anti-vimentine soient disponibles, ceux-ci ne peuvent pas entrer dans les cellules vivantes, et n'a donc pas pu être utilisé pour la détection de TIC en direct. Au contraire, TiY est une petite molécule semblable à un médicament avec la propriété unique de détecter les TIC in vivo sans biopsie et d'isoler les TIC viables pour des études ultérieures.
Dans le laboratoire, Les TIC sont capables de se développer en tant que structures sphériques, les sphères dites tumorales, facilement reconnaissable au microscope. Les chercheurs ont découvert que cette capacité de formation de sphères est directement influencée par la vimentine, car des concentrations plus élevées de TiY ont entraîné l'inhibition de la formation de sphères. De plus, l'équipe a comparé TiY avec un inhibiteur connu de la vimentine, withaferin A (WFA) et a observé que TiY a une plus forte sélectivité envers les TIC que WFA, par rapport à la toxicité pour les cellules normales et les cellules non-TIC.
Des expériences supplémentaires ont également montré que TiY peut supprimer la croissance tumorale dans le modèle de xénogreffe de souris. Actuellement, des études pour une application complète du TiY à un plus large éventail d'exemples de cancer sont en cours, ainsi que des criblages de plateformes de médicaments anti-TIC.
