Une collaboration de deux ans entre les laboratoires Chan et Rocheleau de l'Institut des biomatériaux et du génie biomédical (IBBME) a ​​conduit au développement d'une nouvelle plate-forme de criblage microfluidique capable de prédire avec précision le comportement des nanoparticules dans un corps vivant.

Les nanoparticules sont considérées par les scientifiques comme un outil potentiellement puissant pour des traitements personnalisés contre le cancer. Les minuscules particules, variant en taille de 10 à 100 nanomètres (quelque part en taille entre une grosse protéine à un petit virus), peuvent être déployés pour décrire des tumeurs ou pour administrer des médicaments de chimiothérapie directement aux cellules cancéreuses avec plus de puissance et moins d'effets secondaires que les méthodes d'administration habituelles.

Mais le professeur agrégé Jonathan Rocheleau, corps professoral de l'Institut des biomatériaux et du génie biomédical (IBBME), nommé conjointement aux départements de physiologie et de médecine, Division of Endocrinology &Metabolism et auteur correspondant de l'étude publiée dans Nature Communications la semaine dernière, a expliqué que la nouvelle plate-forme comble certains des trous criants de la recherche actuelle en nanotechnologie.

Souvent, les surfaces de ces minuscules particules sont traitées pour les faire adhérer à certaines cellules, un effet qui a tendance à très bien fonctionner lors de l'étude des particules dans les cultures de boîtes de Pétri. "Ce que nous avons montré, c'est que les nanoparticules rencontrent une masse cellulaire et collent si fortement aux cellules extérieures, ils ne sont pas capables de pénétrer dans les tissus. Cela vous fait penser à concevoir vos nanoparticules d'une manière différente, " a déclaré Rocheleau.

Mis à part les cultures de boîtes de Pétri, les tests en direct ont été la seule autre méthode d'étude des mouvements et des interactions des nanoparticules avec les masses cellulaires. Mais en tant que l'un des principaux auteurs de l'article, Doctorant Alex Albanese, expliqué, "Si nous devions injecter des nanoparticules dans des souris, ce serait comme lancer un avion en papier les yeux bandés. Nous voyons où il atterrit mais nous ne sommes pas vraiment sûrs du schéma de vol."

Et jusqu'à maintenant, il n'y a pas eu de juste milieu.

'Middle Ground' est exactement ce que Albanese et co-auteur, Dr Alain Lam, un récent diplômé de l'IBBME, ont conçu. Les chercheurs ont placé des tissus sphéroïdes vivants, des tissus qui imitent les propriétés des tumeurs cancéreuses, dans un minuscule, chambre d'un pouce de long à travers laquelle une solution saline s'écoulait constamment. Le liquide qui s'écoule a permis aux chercheurs d'étudier les sphéroïdes dans des environnements similaires à ceux trouvés dans les tumeurs. Des nanoparticules fluorescentes ont ensuite été injectées dans la chambre, permettant à l'équipe de mesurer combien de nanoparticules ont pénétré dans le tissu, où ils s'accumulaient, et l'effet de la vitesse du liquide sur les mouvements de la nanoparticule.

Les expériences ont prédit la façon dont les nanoparticules se comporteraient dans des modèles vivants, avec des résultats disponibles en une heure plutôt qu'en quelques semaines.

"La tumeur sur puce nous permet de jeter un coup d'œil aux avions en papier avant qu'ils n'atterrissent, " décrit Albanais.

Bien que ce ne soit que la première fois qu'une plate-forme technologique de microfluidique est utilisée pour étudier les effets des nanoparticules sur un tissu tumoral vivant, les chercheurs ont été surpris de voir à quel point la technologie peut potentiellement faciliter le dépistage et le traitement du cancer.

"Les biopsies peuvent être cultivées dans ces tissus et placées dans le canal. Ensuite, nous pouvons découvrir quelles nanoparticules fonctionnent et les mettre dans les patients, " expliqua Rocheleau.

Les auteurs de l'étude admettent qu'il y a encore une grande distance entre cette étude préliminaire et les études futures qui pourront parfaire la conception des nanoparticules, ainsi que leur efficacité avec différents tissus tumoraux, organes et tout le corps.

"Les ordinateurs ont parcouru un long chemin depuis les années 1960. À l'heure actuelle, on est encore dans les années 60 de la médecine personnalisée, " argumenta Albanais.

Pour Rocheleau, bien que, l'étude indique une percée dans la manière dont les chercheurs s'attaquent aux défis biomédicaux complexes.

"Ce qui rend ce projet unique, c'est sa pluridisciplinarité, " Il a dit. " Ce sont des techniques et des outils très différents qui se réunissent pour résoudre un problème, et ce projet n'aurait pas vu le jour sans l'expertise de deux personnes et laboratoires uniques, et combien de temps ils ont tenu le coup."