Une puce intégrée pour détecter les cellules tumorales circulantes dans le sang prélevé sur des patients atteints d'un cancer de la prostate. (Crédit image :Dr Libi Zhao et Xiaowen Xu)
(PhysOrg.com) -- Cellules tumorales circulantes, qui jouent un rôle crucial dans les métastases cancéreuses, sont connus de la science depuis plus de 100 ans, et les chercheurs s'efforcent depuis longtemps de les suivre et de les capturer. Maintenant, une équipe de recherche de l'UCLA a développé un dispositif innovant basé sur une technologie nanométrique de type Velcro pour identifier et « attraper » efficacement ces cellules tumorales circulantes, ou CTC, Dans le sang.
La métastase est la cause la plus fréquente de décès lié au cancer chez les patients atteints de tumeurs solides et se produit lorsque ces cellules tumorales en maraude quittent le site tumoral primaire et voyagent dans la circulation sanguine pour établir des colonies dans d'autres parties du corps.
L'étalon-or actuel pour déterminer l'état pathologique des tumeurs implique la biopsie invasive d'échantillons de tumeurs, mais dans les premiers stades de la métastase, il est souvent difficile d'identifier un site de biopsie. En capturant les CTC dans les échantillons de sang, les médecins peuvent essentiellement effectuer une biopsie "liquide", permettant une détection et un diagnostic précoces, ainsi qu'une meilleure surveillance de la progression du cancer et des réponses au traitement.
Dans une étude publiée ce mois-ci et présentée sur la couverture de la revue Angewandte Chemie, les chercheurs de l'UCLA annoncent la démonstration réussie de cette technologie "nano-Velcro", qu'ils ont conçu dans une puce microfluidique de 2,5 x 5 centimètres. Cette technologie de capture de CTC de deuxième génération s'est avérée capable d'enrichir très efficacement les CTC rares capturés dans des échantillons de sang prélevés sur des patients atteints de cancer de la prostate.
Une puce intégrée pour détecter les cellules tumorales circulantes dans le sang prélevé sur des patients atteints d'un cancer de la prostate. (Crédit image :Dr Libi Zhao et Xiaowen Xu)
La nouvelle approche pourrait être encore plus rapide et moins chère que les méthodes existantes, et il capture un plus grand nombre de CTC, les chercheurs ont dit.
Les patients atteints de cancer de la prostate ont été recrutés avec l'aide d'une équipe clinique dirigée par les médecins Dr Matthew Rettig, du département d'urologie de l'UCLA, et le Dr Jiaoti Huang, du Département de pathologie et de médecine de laboratoire de l'UCLA.
La nouvelle technologie d'enrichissement CTC est basée sur le développement antérieur de l'équipe de recherche de la technologie « fly-paper », décrit dans un article de 2009 dans Angewandte Chemie. La technologie implique une puce de silicium recouverte de nanopiliers dont le "collage" résulte de l'interaction entre les nanopiliers et les nanostructures sur les CTC appelées microvillosités, créant un effet un peu comme le haut et le bas du Velcro.
Le nouveau, dispositif de deuxième génération ajoute un canal microfluidique superposé pour créer un chemin d'écoulement de fluide qui augmente le mélange. En plus de l'effet velcro des nanopiliers, le mélange produit par l'architecture du canal microfluidique amène les CTC à avoir un plus grand contact avec le sol recouvert de nanopiliers, améliorant encore l'efficacité de l'appareil.
"L'appareil présente un débit élevé d'échantillons de sang, qui se déplacent à une vitesse accrue (de l'éclair), " a déclaré l'auteur principal de l'étude, le Dr Hsian-Rong Tseng, professeur agrégé de pharmacologie moléculaire et médicale à l'UCLA Crump Institute for Molecular Imaging et au California NanoSystems Institute de l'UCLA.
"Les cellules rebondissent de haut en bas à l'intérieur du canal et se heurtent à la surface et se coincent, " a expliqué le Dr Clifton Shen, un autre auteur de l'étude.
Les avantages du nouvel appareil sont importants. Le taux de capture de CTC est beaucoup plus élevé, et l'appareil est plus facile à manipuler que son homologue de première génération. Il dispose également d'une interface plus conviviale, interface semi-automatique qui améliore le fonctionnement purement manuel de l'ancien appareil.
"Cette nouvelle technologie CTC a le potentiel d'être un nouvel outil puissant pour les chercheurs sur le cancer, leur permettant d'étudier l'évolution du cancer en comparant les CTC avec la tumeur primitive et les métastases à distance qui sont le plus souvent létales, " a déclaré le Dr Kumaran Duraiswamy, diplômé de l'UCLA Anderson School of Management qui s'est impliqué dans le projet pendant ses études. "Quand il arrivera à la clinique à l'avenir, cette technologie d'analyse CTC pourrait aider à apporter un traitement et une gestion du cancer vraiment personnalisés."
