Chaque année, le cancer tue des millions de personnes dans le monde et les chercheurs sont toujours à la recherche de meilleurs outils pour le diagnostic du cancer, pronostic et traitement, " a déclaré Tony Jun Huang, le professeur William Bevan de génie mécanique et de science des matériaux à Duke.

"La biopsie est la technique de référence pour le diagnostic du cancer, " Huang a dit. "Mais il est douloureux et invasif et n'est souvent pas administré jusqu'à la fin du développement du cancer. Grâce à notre technologie de séparation des cellules tumorales circulantes, nous pourrions potentiellement aider à le découvrir, de manière non invasive, si le patient a un cancer, où se situe le cancer, dans quelle étape c'est, et quels médicaments fonctionneraient le mieux. Le tout à partir d'un petit échantillon de sang prélevé sur le patient."

La technologie fonctionne en créant une onde sonore stationnaire à un angle par rapport à un fluide circulant dans un petit canal. Parce que le son n'est rien de plus qu'une onde de pression, cela crée des poches de pression qui poussent sur les particules en suspension dans le liquide lors de leur passage. Cette force acoustique agit plus fortement sur la plus grande, des cellules cancéreuses plus rigides que sur des cellules sanguines normales, pousser les CTC dans un canal séparé pour la collecte.

L'intensité de puissance et la fréquence des ondes sonores sont similaires à celles utilisées en imagerie ultrasonore, qui est utilisé en toute sécurité dans de nombreuses procédures médicales. Le risque d'endommager les CTC est encore réduit car chaque cellule ne subit l'onde acoustique que pendant une fraction de seconde et ne nécessite ni étiquetage ni modification de surface. Ces caractéristiques donnent à la technique les meilleures chances de maintenir les fonctions et les états natifs des CTC.

L'approche a été démontrée pour la première fois il y a trois ans dans une étude de validation de principe et a depuis été améliorée au point où elle pourrait être utile dans un cadre clinique. Le résultat est un appareil prototype qui traite le fluide à un débit de 7,5 ml/heure, sept fois plus rapide que l'original, sans sacrifier aucune de ses 86 pour cent d'efficacité ou de nombreux avantages par rapport aux autres méthodes.

"Le plus gros atout de cette méthode de séparation acoustique est qu'elle est très douce pour les cellules tumorales circulantes, " a déclaré Andrew Armstrong, professeur agrégé de médecine, opération, et la pharmacologie et la biologie du cancer à la Duke University School of Medicine. « Les cellules cancéreuses restent viables après passage dans la puce et peuvent être caractérisées, cultivés ou profilés, ce qui nous permet de faire du génotypage ou du phénotypage pour mieux comprendre comment les tuer."

« L'idée est de développer des approches de médecine personnalisée pour chaque patient en fonction de la biologie de son cancer, similaire à ce que font les médecins spécialistes des maladies infectieuses avec les cultures bactériennes et les antibiotiques, ", a déclaré Armstrong.

Dans le journal, Armstrong a démontré la technologie pour collecter les cellules tumorales circulantes d'hommes atteints d'un cancer de la prostate et les a profilées avec succès pour une gamme de marqueurs et de caractéristiques de croissance à court terme. Les chercheurs démontrent que les CTC des patients varient considérablement dans leur expression des cibles clés pour la thérapie, tels que l'antigène membranaire spécifique de la prostate (PSMA), qui est couramment utilisé pour l'imagerie et pour cibler le cancer de la prostate en clinique.

Avancer, Huang continue de développer la technologie pour augmenter à la fois sa vitesse et son efficacité, tandis qu'Armstrong travaille à établir la faisabilité de la technique dans un certain nombre de projets de culture et de profilage pour montrer son potentiel d'impact clinique. Le duo utilisera également la technologie dans divers projets de recherche, comme travailler pour comprendre ce qui permet aux CTC de survivre dans le sang et de se métastaser, ou se propager dans tout le corps.

« La seule technologie approuvée par la FDA pour la détection des CTC ne peut que compter et effectuer des caractérisations de base des CTC, mais ne peut pas faire croître les CTC à l'extérieur du corps, parce qu'il tue essentiellement les cellules dans le processus, " a déclaré Armstrong. " Pouvoir accéder à ces cellules alors qu'elles sont encore en vie nous donne au moins une chance de les cultiver ou de les profiler à l'extérieur du corps pour faire les types de sensibilité aux médicaments et les tests génétiques qui peuvent mieux informer la thérapie. "