Les ingénieurs de Purdue ont construit une "machine à remonter le temps, " ou dispositif microfluidique pour tumeur pancréatique, qui simule la croissance tumorale au fil du temps. Crédit :Université Purdue/Jared Pike
De nombreux patients atteints d'un cancer du pancréas n'ont qu'environ 10 % de chances de survie dans les cinq ans suivant leur diagnostic, car ils ont tendance à devenir résistants à la chimiothérapie, des études antérieures l'ont indiqué.
Une « machine à remonter le temps » que les ingénieurs de l'Université Purdue ont conçue pour observer le comportement du cancer du pancréas au fil du temps suggère une nouvelle approche de dépistage des médicaments qui pourrait aider les scientifiques à mieux détecter la résistance.
Les chercheurs ont découvert que tester des médicaments potentiels sur plusieurs sous-types de cellules tumorales, plutôt que sur un seul sous-type cellulaire, peut révéler une résistance aux médicaments qui peut survenir en raison de la façon dont différents sous-types de cancer interagissent les uns avec les autres.
L'étude a récemment été publiée dans le journal de la Royal Society of Chemistry. Laboratoire sur puce .
"Le processus de découverte et de dépistage de médicaments a utilisé un sous-type de cellules cancéreuses et étudié comment il interagit avec les cellules voisines non cancéreuses, mais cela peut surestimer l'efficacité du médicament, " dit Bumsoo Han, un professeur Purdue de génie mécanique et chef de programme du Purdue Center for Cancer Research. Han a un rendez-vous de courtoisie en génie biomédical.
"En condensant le temps pour regarder comment les cellules cancéreuses interagissent au sein d'une tumeur pancréatique, nous avons découvert qu'un sous-type de cellules cancéreuses peut non seulement être plus résistant aux médicaments que les autres, mais les cellules sensibles aux médicaments peuvent également devenir résistantes par interaction entre les sous-types. »
La « machine à remonter le temps » est un type d'outil de laboratoire appelé dispositif microfluidique. Ces appareils sont des plateformes de la taille d'une bande de gomme, comme une puce ou une lame, où les cellules cancéreuses peuvent être cultivées dans des canaux de moins d'un millimètre de diamètre. Les cellules se développent ensuite dans un environnement réaliste sur la plate-forme, comme dans un tube de collagène que le laboratoire de Han a créé pour imiter le canal pancréatique.
Les dispositifs microfluidiques commencent à devenir plus courants dans le processus de développement de médicaments, car ils permettent aux scientifiques de tester des médicaments dans des simulations réalistes d'un système biologique à l'aide d'échantillons de tissus réels, mais sur une échelle de temps plus rapide que dans les modèles animaux.
Cette illustration montre des cellules cancéreuses, chaque type cellulaire représenté par une couleur différente, interagissant dans les canaux d'une structure qui imite le canal pancréatique. Crédit :Université Purdue/Hye-ran Moon et Altug Ozcelikkale
Le groupe de Han a découvert qu'environ 25% des publications de recherche 2019 indexées par PubMed, une base de données de littérature biomédicale, avaient utilisé des dispositifs microfluidiques comme modèles pour étudier des tumeurs d'animaux ou de patients.
Mais la plupart des dispositifs microfluidiques ne montrent qu'une croissance tumorale à un stade avancé. Avec l'appareil de Han, les scientifiques peuvent charger des lignées cellulaires à partir d'un modèle animal ou d'un patient avant que la mutation génétique ne se produise, leur permettant de voir toutes les étapes de la progression tumorale.
Alors que les résultats obtenus à l'aide de dispositifs microfluidiques doivent être validés chez l'homme avant d'être mis en pratique clinique, ils peuvent encore raccourcir le processus de développement de médicaments en proposant de nouvelles approches de recherche.
Les découvertes de l'appareil de Han mettent en évidence la nécessité d'étudier les interactions entre les cellules cancéreuses.
"Peu de recherches ont été faites sur le type d'interaction qui se produit dans les tumeurs, ces mécanismes de résistance aux médicaments ont donc été négligés, " dit Han.
Ces découvertes éclairent déjà le développement de nouveaux composés médicamenteux.
Zhong Yin Zhang, le directeur du Purdue Institute for Drug Discovery, utilise le dispositif microfluidique de Han pour tester un composé visant à bloquer un processus oncogène que le laboratoire de Zhang a précédemment identifié comme jouant un rôle dans le développement du cancer.
L'appareil permet à l'équipe de Zhang d'évaluer le composé non seulement pour le cancer du pancréas en particulier, mais aussi sur plusieurs sous-types de cellules cancéreuses.
"Ce qui est bien avec cet appareil, c'est que nous n'avons pas besoin d'utiliser autant de composé pour voir à quel point il fonctionne, " dit Zhang, qui est également professeur distingué de chimie médicinale au département de chimie médicinale et de pharmacologie moléculaire et au département de chimie de Purdue.
