Des chercheurs de l'Université Purdue ont reproduit des parties du sein féminin dans un minuscule modèle de la taille d'une diapositive surnommé "sein sur puce" qui sera utilisé pour tester des approches basées sur les nanoparticules pour la détection et le traitement du cancer du sein. Le modèle imite le système de conduit mammaire ramifié, où la plupart des cancers du sein commencent, et servira d'« organe d'ingénierie » pour étudier l'utilisation de nanoparticules pour détecter et cibler les cellules tumorales dans les canaux.
Sophie Lelièvre et James Leary ont dirigé l'équipe d'enquêteurs qui a créé le modèle du sein sur puce. Les détails de leur travail apparaissent dans le journal Biologie intégrative .
"Nous savons que le meilleur moyen de détecter ce cancer précocement et de le traiter efficacement serait d'entrer dans les canaux mammaires pour évaluer et traiter directement les cellules, et c'est le premier pas dans cette direction, " a déclaré le Dr Lelièvre. Le but ultime de ce projet est d'introduire des nanoparticules magnétiques à travers des ouvertures dans le mamelon, utiliser un champ magnétique pour les guider à travers les conduits où ils se fixeraient aux cellules cancéreuses, puis inverser le champ magnétique pour rétracter tout excès de nanoparticules. Les nanoparticules pourraient transporter des agents de contraste pour améliorer la mammographie, des marqueurs fluorescents pour guider les chirurgiens, ou des agents anticancéreux pour traiter le cancer, dit le Dr Leary.
Les médecins ont essayé d'accéder aux canaux mammaires par le mamelon dans le passé, injecter des solutions fluides pour essayer de nettoyer les cellules qui pourraient être examinées et utilisées pour un diagnostic de cancer. Cependant, cette approche ne pouvait atteindre que le premier tiers du sein en raison de la pression des fluides des canaux, qui se ramifient et deviennent de plus en plus petites à mesure qu'elles s'approchent des glandes qui produisent le lait, dit le Dr Leary. "L'idée est que les nanoparticules avec un noyau magnétique peuvent flotter à travers le fluide naturel dans les conduits et être tirées par un aimant au lieu d'être poussées par la pression, " at-il dit. " Nous pensons qu'ils pourraient atteindre tout le chemin à l'arrière des conduits, où l'on pense que la plupart des cancers du sein sont originaires. Bien sûr, nous n'en sommes qu'aux premiers stades et de nombreux tests doivent être effectués."
De tels tests n'ont pas pu être effectués en utilisant des modèles standard qui cultivent des cellules sur une surface plane dans une boîte en plastique, L'équipe a donc créé le modèle semblable à un organe artificiel dans lequel des cellules vivantes recouvrent une réplique tridimensionnelle des plus petites portions des canaux mammaires. Le groupe du Dr Leary a utilisé des techniques lithographiques standard pour construire un moule de canaux de ramification à partir d'un matériau caoutchouteux appelé polydiméthylsiloxane. Les canaux mesurent environ 5 millimètres de long de divers diamètres de 20 microns à 100 microns, environ le diamètre d'un cheveu humain, qui correspondent à ce qui se trouve près de la fin du système de conduits mammaires. Puis, Dr Lelièvre, dont le groupe est l'un des rares au monde capable de cultiver avec succès les cellules compliquées qui tapissent les canaux mammaires, a cajolé les cellules à se développer dans le moule et à se comporter comme elles le feraient dans un vrai sein humain.
"Les cellules du système canalaire mammaire ont une organisation très spécifique qui s'est avérée difficile à obtenir en laboratoire, " dit le Dr Lelièvre. " Les cellules ont des faces différentes, et un côté doit faire face à la paroi du conduit et l'autre doit faire face au canal intérieur. Reproduire ce comportement est très difficile, et cela n'avait jamais été réalisé sur une structure artificielle auparavant."
L'équipe a enduit le moule d'une substance à base de protéines appelée laminine 111 comme base pour les cellules qui leur permet de se fixer au moule et de se comporter comme elles le feraient à l'intérieur du corps, dit le Dr Lelièvre. Et parce que l'injection des cellules délicates dans les canaux finis du moule a causé trop de dégâts, l'équipe a créé un dessus amovible pour les canaux. "La conception des canaux et du dessus en U était nécessaire pour que nous puissions appliquer avec succès les cellules, mais cela nous permet aussi d'apporter des modifications rapidement et facilement pour différents tests, " a-t-elle expliqué. " Nous pouvons facilement introduire des changements parmi les cellules ou insérer quelques cellules tumorales pour tester les capacités des nanoparticules à les reconnaître. La conception permet également d'évaluer très facilement les résultats car l'ensemble du modèle passe sous un microscope. »
Ce travail est détaillé dans un article intitulé, "Breast on-a-chip:mimicry of the channeling system of the breast for development of theranostics. Un résumé de cet article est disponible sur le site Web de la revue.
