L'équipe de recherche biomédicale Akay Lab de l'Université de Houston rapporte une amélioration sur une puce microfluidique pour le cancer du cerveau développée précédemment dans leur laboratoire. La nouvelle puce permet l'administration simultanée de plusieurs médicaments, et un test parallèle massif de la réponse médicamenteuse pour les patients atteints de glioblastome (GBM), la tumeur cérébrale maligne la plus fréquente, représentant 50 % de tous les cas. Les patients atteints de GBM ont un taux de survie à cinq ans de seulement 5,6 %.

"La nouvelle puce génère des sphéroïdes tumoraux, ou des grappes, et fournit des évaluations à grande échelle sur la réponse de ces cellules tumorales GBM à diverses concentrations et combinaisons de médicaments. Cette plate-forme pourrait optimiser l'utilisation d'échantillons de tumeurs rares dérivés de patients atteints de GBM pour fournir des informations précieuses sur la croissance tumorale et les réponses aux thérapies médicamenteuses, " rapporte Metin Akay, John S. Dunn Endowed Chair Professeur de génie biomédical et président du département. L'article est publié dans le premier numéro de la IEEE Ingénierie en médecine et biologie Journal ouvert de la société d'ingénierie en médecine et en biologie.

La capacité d'évaluer rapidement l'efficacité d'un médicament anticancéreux serait une amélioration notable par rapport aux protocoles anticancéreux typiques dans lesquels des médicaments de chimiothérapie sont administrés, puis testé pendant plusieurs mois, et un patient passe à un autre médicament si le premier est inefficace. Le nouveau dispositif peut déterminer la combinaison médicamenteuse optimale en aussi peu que deux semaines. "Quand on peut dire au médecin que le patient a besoin d'une combinaison de médicaments et de la proportion exacte de chacun, c'est de la médecine de précision."

L'équipe d'Akay prend un morceau d'une biopsie tumorale, le cultive et le met dans la puce. Ensuite, ils ajoutent des médicaments de chimiothérapie aux microvalves de la puce pour déterminer la meilleure combinaison de médicaments, et la proportion spécifique, qui tue le plus de cellules tumorales.

L'équipe a cultivé des sphéroïdes tumoraux en 3D, ou des grappes, à partir de lignées cellulaires GBM ainsi que de cellules GBM dérivées de patients in vitro et étudié l'effet de la combinaison de Temozolomide et d'un inhibiteur du facteur nucléaire-κB sur la croissance tumorale.

"Notre étude a révélé que ces médicaments ont des effets synergiques en inhibant la formation de sphéroïdes lorsqu'ils sont utilisés en combinaison, et suggère que cette puce de cancer du cerveau permet à grande échelle, dépistage de médicaments peu coûteux et efficace sur les échantillons de tumeurs cancéreuses en 3D in vitro . Plus loin, cette plate-forme pourrait être appliquée à des études de criblage de médicaments d'ingénierie tissulaire connexes, " a déclaré la professeure adjointe Yasmine Akay. Elle est rejointe dans l'équipe par la professeure adjointe de recherche Naze Gul Avci et le boursier post-doctoral Hui Xia. Les échantillons de tissus ont été fournis par le collaborateur du projet Jay-Jiguang Zhu, MARYLAND, réalisateur, Neuro-oncologie, École de médecine McGovern à UT Health.

Pour minimiser toute perte d'échantillon in vitro , l'équipe a amélioré son système de puce existant pour le cancer du cerveau en ajoutant une couche de distribution de flux laminaire supplémentaire, ce qui réduit la perte d'échantillon pendant l'ensemencement cellulaire et empêche les sphéroïdes de s'échapper. Cela permet aux sphéroïdes de se former uniformément dans toute la puce pour des tests de drogue cohérents entre chaque sphéroïde.