Une équipe de scientifiques de Houston a dévoilé une nouvelle technique qui utilise des nanobilles magnétiques pour faire léviter les cellules, leur permettant de se développer en structures tridimensionnelles. Ce saut technologique par rapport à la boîte de Pétri plate a le potentiel d'avoir un impact significatif sur la recherche contre le cancer, où des études récentes ont démontré que les cellules cancéreuses se développant dans des feuilles bidimensionnelles ne sont pas les systèmes optimaux pour étudier les agents anticancéreux potentiels. En réalité, Les techniques de croissance des cellules dans des structures tridimensionnelles pourraient permettre d'économiser des millions de dollars en coûts de tests de dépistage de drogues.
Renata Pasqualini et Wadih Arap, de l'Université du Texas M.D. Anderson Cancer Center, et Thomas Killian, de l'Université Rice, a dirigé cette étude, qui a été rapporté dans le journal Nature Nanotechnologie . Le Dr Pasqualini est également membre du Centre des sciences de la santé de l'Université du Texas au Houston Physical Sciences-Oncology Center, l'un des 12 centres financés par le National Cancer Institute pour favoriser le développement d'idées innovantes et de nouveaux domaines d'étude basés sur la connaissance des lois et principes biologiques et physiques qui définissent les systèmes normaux et tumoraux.
La technique tridimensionnelle est assez facile pour que la plupart des laboratoires se mettent en place immédiatement. Il utilise des nanoparticules magnétiques pour faire léviter les cellules pendant qu'elles se divisent et se développent. Par rapport aux cultures cellulaires cultivées sur des surfaces planes, les cultures cellulaires tridimensionnelles ont tendance à former des tissus qui ressemblent davantage à ceux à l'intérieur du corps. "Il y a une grande poussée en ce moment pour trouver des moyens de cultiver des cellules en trois dimensions parce que le corps est en trois dimensions, et les cultures qui ressemblent plus étroitement au tissu natif devraient fournir de meilleurs résultats pour les tests de dépistage précliniques, " a déclaré le Dr Killian. " Si vous pouviez améliorer la précision des dépistages précoces de médicaments de seulement 10 %, on estime que vous pourriez économiser jusqu'à 100 millions de dollars par médicament. » Pour la recherche sur le cancer, le « échafaudage invisible » créé par le champ magnétique va au-delà de son potentiel pour produire des cultures cellulaires qui rappellent davantage de vraies tumeurs, ce qui serait en soi une avancée importante, ajouta le Dr Arap.
Pour faire léviter les cellules, l'équipe de recherche a modifié une combinaison de nanoparticules d'or et de particules virales modifiées appelées « phages » qui ont été développées dans le laboratoire des Drs. Arap et Pasqualini. Cette « nanoshuttle » ciblée peut acheminer des charges utiles vers des organes ou des tissus spécifiques.
"Une prochaine étape logique pour nous sera d'utiliser cette propriété magnétique supplémentaire de manière ciblée pour explorer les applications possibles dans l'imagerie et le traitement des tumeurs, " dit le Dr Arap.
Dans l'étude actuelle, les chercheurs ont ajouté des nanoparticules magnétiques d'oxyde de fer à un gel contenant des phages. Lorsque les cellules sont ajoutées au gel, le phage provoque l'absorption des particules dans les cellules en quelques heures. Le gel est ensuite lavé, et les cellules chargées de nanoparticules sont placées dans une boîte de Pétri remplie d'un liquide qui favorise la croissance et la division cellulaires. En plaçant un aimant de la taille d'une pièce de monnaie sur le couvercle du plat, les chercheurs ont découvert qu'ils pouvaient soulever les cellules du fond du plat, les concentrer, et leur permettre de croître et de se diviser pendant qu'ils étaient en suspension dans le liquide. Dans une expérience clé utilisant des cellules de glioblastome, les chercheurs ont découvert que les cellules cultivées dans le milieu tridimensionnel produisaient des protéines similaires à celles produites par les tumeurs du gliobastome chez la souris, tandis que les cellules cultivées en deux dimensions n'ont pas montré cette similitude.
Ce travail, qui a été soutenu en partie par l'Institut national du cancer, est détaillé dans un article intitulé, "Culture tissulaire tridimensionnelle basée sur la lévitation cellulaire magnétique." Les chercheurs de Nano3D Biosciences, qui a licencié cette technologie pour le développement commercial, ont également participé à cette étude. Un résumé de cet article est disponible sur le site Web de la revue.
