Les exosomes régulent la communication intercellulaire dans les cancers, et attirent l'attention en tant que biomarqueur potentiel du cancer. Un groupe de recherche japonais a développé une méthode très sensible pour détecter ces exosomes qui pourraient potentiellement contribuer à la détection précoce du cancer.

Le groupe de recherche s'est concentré sur les professeurs du centre d'ingénierie de fabrication de dispositifs médicaux de l'université de Kobe, dirigé par le professeur Toshifumi Takeuchi (Kobe University Graduate School of Engineering) et le professeur Ryohei Sasaki (Kobe University Hospital), en collaboration avec Kazuyuki Hamada (System Instruments Co., Ltd.). Les résultats ont été publiés le 3 janvier dans Angewandte Chemie Édition Internationale , et figuré sur la couverture intérieure du journal (Figure 1).

Les exosomes sont des vésicules membranaires constituées de bicouche lipidique qui ne mesurent qu'environ 100 nanomètres et sont déchargées de diverses cellules. Les exosomes sécrétés par les cellules cancéreuses sont étroitement liés à la migration du cancer, invasion, et métastases. En examinant ces exosomes sécrétés par le cancer, nous pourrons peut-être développer une nouvelle méthode de détection précoce du cancer.

Les méthodes actuelles d'analyse des exosomes impliquent des procédures compliquées et longues, comprenant une combinaison d'ultracentrifugation et de séparation par affinité. Si nous pouvions différencier les exosomes sécrétés par le cancer des autres exosomes dans les fluides corporels sans prétraitements compliqués, cela permettrait un test simple pour la détection précoce du cancer.

En utilisant la technologie d'impression moléculaire (Figure 2), l'équipe a préparé un film polymère artificiel d'environ 30 nanomètres, possédant des cavités de la taille d'un exosome au-dessus du substrat de verre (une cavité de liaison à l'exosome). Puis, utilisant leur propre technologie de post-impression, les chercheurs ont introduit sélectivement des anticorps capables de reconnaître les protéines membranaires à la surface des exosomes, et des molécules fluorescentes qui peuvent rapporter des informations de liaison aux exosomes. Cela a abouti à une puce de détection d'exosomes (Figure 3), une innovation, puce de détection de fluorescence hautement sensible combinant anticorps et matériaux artificiels. Il reconnaît les protéines membranaires sur les exosomes, capture les exosomes, et rapporte les informations via les changements de fluorescence.

Pour simplifier l'analyse des exosomes à l'aide de cette plate-forme de détection basée sur la fluorescence, l'équipe a collaboré avec System Instruments Co., Ltd. pour créer un appareil qui automatise l'ensemble du processus d'analyse (Figure 4). Cet instrument est un microscope à fluorescence monté sur caméra CMOS très sensible équipé d'un bras robotique 3D. Avec une pointe de pipette de type plat sur mesure insérée avec le substrat de détection d'exosomes, il peut automatiquement effectuer l'aspiration, décharge, détection de fluorescence et nettoyage du substrat des échantillons. En utilisant cet équipement, sans prétraitement et dans les 10 minutes, l'équipe a réalisé une détection à haute sensibilité sans précédent de 6 picogrammes par millilitre. Cette technologie nous permet de détecter environ 150 exosomes dans 10 microlitres, un niveau de sensibilité qui dépasse de loin les techniques de mesure précédemment rapportées.

Pour la détection précoce du cancer, nous avons besoin de pré-contrôles avant que la maladie ne s'installe, mais actuellement, la complexité de ces contrôles fait que seule une faible proportion de personnes sont dépistées. L'instrument développé dans cette étude facilite l'analyse des exosomes dans les fluides corporels. "En avant, nous allons collecter des échantillons cliniques à grande échelle et effectuer des analyses d'exosomes, " commente le professeur Takeuchi. " S'il peut être vérifié que l'analyse des exosomes sécrétés par le cancer est utile dans le dépistage du cancer, cela contribuera à augmenter le nombre de projections. Il peut également être appliqué aux tests de cancer, efficacité du traitement, prédictions de transfert de cancer, et les pronostics post-traitement.