Les cellules tumorales circulant dans le sang sont des marqueurs pour la détection précoce et le pronostic du cancer. Cependant, la détection de ces cellules est difficile en raison de leur rareté. Dans la revue Angewandte Chemie , les scientifiques ont maintenant introduit une méthode ultrasensible pour la détection directe des cellules tumorales circulantes dans des échantillons de sang. Il est basé sur l'amplification, mesure de fluorescence résolue dans le temps des ions lanthanides luminescents libérés par les nanoparticules qui se lient spécifiquement aux cellules tumorales.

Les techniques conventionnelles de détection des cellules tumorales circulantes nécessitent un enrichissement compliqué avant la détection car un échantillon de 10 millions de cellules sanguines ne contient qu'environ une cellule tumorale. En revanche, la nouvelle méthode développée par une équipe travaillant avec Xiaorong Song, Xueyuan Chen, et Zhuo Chen, à l'Institut de recherche du Fujian sur la structure de la matière, Académie chinoise des sciences, Université d'agriculture et de foresterie du Fujian, et l'hôpital du cancer du Fujian (Fuzhou, Fujian, Chine), fonctionne sans étape d'enrichissement et détecte directement les cellules tumorales circulantes dans les échantillons de sang. La technique est basée sur ce qu'on appelle une "photoluminescence à résolution temporelle améliorée par dissolution" et utilise des nanoparticules fluorescentes constituées d'un complexe lanthanide europium.

Les chercheurs ont d'abord produit des anticorps contre la molécule d'adhésion des cellules épithéliales (EpCAM, qui est une glycoprotéine présente en très grand nombre à la surface de nombreuses cellules tumorales et agit comme marqueur diagnostique du cancer). Ces anticorps ont été appliqués en revêtement dans les puits de microplaques, provoquant le blocage profond des cellules tumorales contenues dans l'échantillon de sang dans les puits alors que d'autres composants sanguins étaient éliminés.

Les scientifiques ont recouvert les nanoparticules contenant de l'europium avec les mêmes anticorps. Cela a causé un grand nombre de nanoparticules, ajouté en solution, se lier spécifiquement aux cellules tumorales. Un "développeur" ajouté par la suite a dissous les nanoparticules, libérant une myriade d'ions europium. Ceux-ci ont été immédiatement liés et étroitement verrouillés par d'autres composants de la solution de développement. Cela a entraîné une amplification multiple de la fluorescence.

Un autre avantage essentiel de cette méthode est que les ions europium sont des fluorophores à très longue durée de vie qui continuent à être fluorescents pendant plusieurs microsecondes après excitation par un éclair lumineux. Parce que les mesures sont résolues en temps, il est possible de démarrer la mesure avec un retard. Les signaux de fond provoqués par l'autofluorescence des composants cellulaires ne durent que quelques nanosecondes et s'estompent avant le début de la mesure. Cela augmente la sensibilité des mesures, permettant aux chercheurs de détecter une seule cellule tumorale par puits de microplaque.

Les tests avec des échantillons de sang de patients cancéreux ont enregistré aussi peu que 10 cellules par millilitre de sang. Quatorze patients cancéreux sur quinze ont été correctement identifiés par cette nouvelle méthode. Le nombre de cellules tumorales dans les échantillons était fortement corrélé avec le stade du cancer chez chaque patient.