Détermination de la présence d'un cancer, ainsi que son type et sa malignité, est un processus stressant pour les patients qui peut prendre jusqu'à deux semaines pour obtenir un diagnostic. Avec une nouvelle technologie – un biocapteur de transport de sucre – les chercheurs de la Michigan Technological University espèrent réduire ce délai à quelques minutes.

Une équipe collaborative de chimistes et d'ingénieurs de Michigan Tech jette les bases de cette vision dans deux nouveaux articles. Dans le journal de la Royal Society of Chemistry Communications chimiques , l'équipe explique la science fondamentale derrière les sondes multicolores qui permettent de cibler le transporteur de fructose pertinent pour le cancer, approfondir la détection par image des cellules cancéreuses. Dans la revue Biocapteurs , l'équipe traite des applications pour la détection du cancer du sein et la différenciation non maligne, cellules cancéreuses prémalignes et malignes.

Deux chercheurs de Michigan Tech ont collaboré aux études. Marina Tanasova, professeur assistant de chimie, et Smitha Rao, professeur assistant en génie biomédical, transformé une réunion de bureau de 10 minutes en une collaboration de deux ans basée sur une minuscule sonde fluorescente qui recherche le transporteur de fructose nommé GLUT5.

Les cellules ont besoin de glucides; les transporteurs de glucose facilitateurs (GLUT) apportent des nutriments dans et hors des cellules. Lorsque les oscillations métaboliques se déclenchent, disons, du développement du cancer - la composition globale des GLUTs change de sorte que plus ou moins de GLUTs sont actifs. Les transporteurs de fructose comme GLUT5 sont particulièrement intéressants en raison du lien direct entre l'absorption du fructose et le développement du cancer, qui change également à mesure que le cancer progresse et devient malin.

Dans leurs Communications chimiques papier, L'équipe de Tanasova et Rao rend compte de la conception et de la validation des sondes fluorescentes, appelé ManCous, observer l'activité GLUT5 dans une cellule; ils documentent également la fluorescence multicolore qui distingue les cellules riches en GLUT5 de celles déficientes en GLUT5. Le suivi Biocapteurs papier, fournit une preuve de principe d'utilisation de ces sondes comme outils pour évaluer et comparer GLUT5 et l'activité métabolique de différents types cellulaires, y compris les cellules normales et les différents sous-types de cancer.

"Nous nous sommes rapprochés d'un criblage de base de la composition GLUT des cellules, qui permet à la fois de détecter le cancer et de distinguer le type, " dit Tanasova; ajoutant que si le concept est élégant, développer la technologie n'est pas facile. "De la science fondamentale à l'application, il y a beaucoup de transformations qui doivent se produire."

En comprenant mieux la science derrière les transporteurs de sucre, l'équipe est mieux équipée pour construire une technologie qui capture une empreinte digitale GLUT précise et précise des cellules cancéreuses.

"Cette sonde est comme un couteau suisse, " Rao dit, expliquant que la détection du cancer n'est pas la seule utilisation de la sonde. "Plus nous en apprenons sur le cancer grâce à ces sondes, plus nous avons d'opportunités de les appliquer, ce qui signifie plus de chances de traiter différents cancers, j'espère les guérir, et au moins empêcher leur propagation et maximiser l'administration de médicaments."

Ce qui rend la sonde si polyvalente, c'est sa capacité non seulement à rechercher et à mettre en évidence les cellules cancéreuses, mais aussi pour révéler les nuances métaboliques des différents stades de développement du cancer. Alors que le cancer engloutit généralement le fructose, le GLUT5 et l'activité métabolique des non malins, les cellules cancéreuses du sein pré-malignes et malignes varient, c'est ce que Rao, Tanasova et leur équipe ont exploré dans le Biocapteurs papier. Ils ont découvert que les sondes ManCou permettent une analyse et une quantification parallèles de GLUT5 et de l'activité métabolique des cellules juste après une période d'incubation de 10 minutes. Les différences notables d'intensité de fluorescence observées entre les cellules normales et les cellules cancéreuses, ainsi que différents types de cancer, fournissent des points importants de différenciation entre les différents types cellulaires et font de ces sondes des outils prometteurs pour la détection et le diagnostic du cancer.

La recherche est encore précoce, mais Tanasova et Rao ont une vision claire des prochaines étapes du projet. Le travail est hautement collaboratif et construit aux côtés des efforts de leurs co-auteurs, dont les doctorants Srinivas Kannan et Vagarshak Begoyan, chercheur scientifique ?ukasz J. Weseli?ski, avec les étudiants diplômés Joseph Fedie, Shuai Xia et Alexis Ferrier.

La collaboration est en cours. L'équipe de chimistes - Tanasova, Begoyan et Weseli?ski-prévoient d'approfondir le monde des transporteurs de fructose pour étendre ce qu'ils ont déterminé sur GLUT5 et donner accès à des sondes ciblant d'autres GLUTs. Il y a beaucoup de matériel à couvrir pour visualiser et quantifier chaque transporteur GLUT dans la membrane cellulaire. L'équipe d'ingénieurs biomédicaux - Rao et Kannan - se concentre sur l'évaluation de nombreuses applications de ces sondes, y compris l'analyse de biopsie standard et l'introduction de la technologie dans la pratique clinique grâce au développement d'un dispositif de détection du cancer au point de service.

Comme le dit Rao, l'équipe façonne ses blocs Lego afin qu'ils puissent construire sur la route. L'amélioration de la détection et du traitement des maladies reste le moteur de cette collaboration interdisciplinaire. L'idée globale continue de se concentrer sur la prise de transporteurs de sucre et de les utiliser comme passerelle pour mieux comprendre la nature du cancer.