Une plaque de verre avec une rugosité à l'échelle nanométrique pourrait être un moyen simple pour les scientifiques de capturer et d'étudier les cellules tumorales circulantes qui transportent le cancer dans le corps par la circulation sanguine.
Des chercheurs en ingénierie et en médecine de l'Université du Michigan ont mis au point une telle configuration, qui, disent-ils, profite de la force plus forte des cellules cancéreuses à se fixer et à se lier par rapport aux cellules sanguines normales.
On pense que les cellules tumorales circulantes contribuent aux métastases cancéreuses, le sombre processus de propagation de la maladie de son site d'origine à des tissus éloignés. Des tests sanguins qui comptent ces cellules peuvent aider les médecins à prédire combien de temps un patient atteint d'un cancer généralisé vivra.
Aussi importantes que soient les cellules naufragées, les scientifiques ne savent pas grand-chose à leur sujet. ils sont rares, à environ un par milliard de cellules sanguines. Et ils ne sont pas tous identiques, même s'ils proviennent de la même tumeur. Les outils existants pour les isoler ne capturent que certains types de cellules, celles qui expriment des protéines de surface spécifiques ou qui sont plus grosses que les cellules sanguines normales.
Par exemple, le plus couramment utilisé, Le système CellSearch approuvé par la FDA utilise des billes magnétiques recouvertes d'anticorps pour rechercher les cellules tumorales et s'y lier. Mais toutes les cellules tumorales circulantes n'expriment pas les protéines que ces anticorps reconnaissent. Il est possible que les plus dangereux, appelées cellules souches ou progénitrices cancéreuses, peut-être perdu ce manteau révélateur, évitant ainsi les approches qui reposent sur des anticorps.
Les chercheurs affirment que leur système pourrait probablement piéger ces cellules souches cancéreuses furtives, un exploit qu'aucune équipe de recherche n'a encore accompli.
"Notre système peut capturer la majorité des cellules tumorales circulantes quelles que soient leurs protéines de surface ou leurs tailles physiques, et cela pourrait inclure des cellules progénitrices ou initiatrices du cancer, " dit Jianping Fu, professeur adjoint de génie mécanique et de génie biomédical et auteur principal d'un article sur la technique publié en ligne dans ACS Nano .
Fu et ses collègues ingénieurs ont fait équipe avec la Dre Sofia Merajver, chercheuse principale sur le cancer et clinicienne spécialisée dans le cancer du sein, et son équipe. Ce groupe multidisciplinaire estime que si le dispositif pourrait un jour améliorer le diagnostic et le pronostic du cancer, ses premières utilisations seraient pour les chercheurs d'isoler des cellules tumorales circulantes vivantes à partir d'échantillons de sang et d'étudier leurs propriétés biologiques et physiques.
« Comprendre le comportement physique et la nature de ces cellules tumorales circulantes nous aidera certainement à mieux comprendre l'une des questions les plus difficiles de la biologie du cancer :la cascade métastatique, C'est, comment la maladie se propage, ", a déclaré Fu. "Notre système pourrait fournir un moyen efficace et puissant de capturer les cellules tumorales circulantes vivantes et de les utiliser comme substitut pour étudier le processus métastatique."
Mais en les capturant, aussi difficile que cela s'est avéré, n'est que le début, dit Merajver, qui a passé les 18 dernières années à étudier la signalisation cellulaire et les propriétés physiques des cellules cancéreuses très agressives.
"L'application de la biologie intégrative est nécessaire pour raconter comment ces cellules se comportent à temps pour obtenir des métastases réussies et ainsi découvrir les voies pour supprimer ce développement mortel, " a déclaré Merajver. "Notre collaboration avec le laboratoire Fu illustre l'innovation nécessaire pour la guerre contre le cancer - la science d'équipe du laboratoire jusqu'à la clinique."
Dans leurs expériences, les chercheurs ont utilisé une technique de microfabrication standard et peu coûteuse appelée « gravure ionique réactive » pour rendre les lames de verre rugueuses avec une résolution à l'échelle nanométrique. Puis, ils ont dopé différents échantillons de sang avec des cellules cancéreuses dérivées du sein humain, tissus cervicaux et prostatiques. Quand ils ont versé les échantillons sur les plaques de verre, les surfaces en verre nanorugueux ont capturé en moyenne 88 à 95 % des cellules cancéreuses.
Fu suggère pourquoi.
"Les cellules sanguines flottent intrinsèquement, ", a déclaré Fu. "Les cellules cancéreuses, y compris les cellules tumorales circulantes dérivées de tumeurs solides, sont vraisemblablement des cellules adhérentes. Ils peuvent s'échapper de la tumeur primaire tout en conservant certaines propriétés d'adhérence qui leur permettent de se fixer et d'établir une autre tumeur."
Dans d'autres études, les chercheurs ont remarqué que les cellules tumorales circulantes ont tendance à coller aux surfaces rugueuses. Mais les surfaces rugueuses de ces études étaient recouvertes d'anticorps de capture. Ces nouvelles surfaces nanorugueuses ne nécessitent pas d'anticorps de capture.
"Notre méthode présente une amélioration significative car elle peut être appliquée en principe à toute cellule cancéreuse issue de tumeurs solides, " dit Fu.
L'article s'intitule "Surfaces nanorugueuses pour une capture efficace des cellules tumorales circulantes sans utiliser d'anticorps de capture". L'université poursuit la protection par brevet de la propriété intellectuelle et recherche des partenaires de commercialisation pour aider à mettre la technologie sur le marché.
