Les scientifiques du Virginia Tech Carilion Research Institute ont mis au point de nouvelles techniques d'imagerie pour observer les cellules tumorales cérébrales dangereuses réagir au traitement en temps réel.

Publié dans Lettres nano , l'étude a été dirigée par Zhi Sheng et Deborah Kelly, tous deux professeurs assistants à l'institut, et décrit comment l'équipe de recherche a utilisé la nanotechnologie pour observer les cellules souches tumorales répondre à la thérapie.

"Nous n'avons jamais été en mesure d'observer directement les actions de traitements potentiels contre le cancer de cette façon auparavant, " dit Sheng, biologiste du cancer et professeur adjoint de sciences biomédicales et de pathobiologie au Virginia-Maryland College of Veterinary Medicine. "C'était incroyable. Au cours de toutes mes années de recherche sur le glioblastome, Je n'avais vu que des images statiques."

Sheng et Kelly attribuent tous deux à Elliot Pohlmann, un étudiant de quatrième année à la Virginia Tech School of Medicine et le premier auteur de l'article, pour avoir suscité la collaboration entre leurs laboratoires sur ce projet particulier.

"Nous avons réalisé que les cellules souches de glioblastome pouvaient très bien fonctionner avec les techniques d'imagerie que le Dr Kelly développait, " a déclaré Pohlmann. "Avec quelques essais et erreurs, nous avons produit des images visuellement frappantes."

Le glioblastome est un cancer du cerveau de mauvais pronostic. Même avec des interventions chirurgicales ou des traitements traditionnels, certaines cellules - les cellules souches - ont tendance à survivre et à développer de nouvelles tumeurs.

« Les tumeurs du glioblastome sont difficiles à cibler, " dit Sheng. " Ils sont agressifs et résistants aux traitements. Avec nos techniques d'imagerie, nous pourrons peut-être acquérir de nouvelles connaissances sur la façon dont les cellules répondent dynamiquement aux traitements. »

L'équipe de recherche a séparé les cellules souches difficiles à tuer de la population générale de glioblastomes en attirant les cellules souches vers une micropuce recouverte d'anticorps. Les scientifiques ont ensuite utilisé une chambre microfluidique spécialement conçue pour piéger les cellules dans un environnement liquide.

Une fois les échantillons en place, les scientifiques les ont fait exploser avec des nanotiges d'or - similaires à celles utilisées dans certains traitements contre le cancer - et ont observé le processus dans les cultures cellulaires à l'aide de la microscopie électronique à transmission in situ.

Kelly s'est associée à la coauteur Madeline Dukes, un scientifique des applications chez Protochips Inc., pour développer l'équipement microfluidique.

"Nous étions curieux de voir si nous pouvions isoler ces types de cellules toxiques des autres cellules tumorales cérébrales, tout en développant de nouveaux outils d'imagerie au niveau unicellulaire pour visualiser l'évolution des thérapies nécessaires pour éradiquer ces cellules, " dit Kelly, le scientifique principal du projet et un biophysicien possédant une vaste expertise en imagerie à haute résolution. Elle est également professeure adjointe de sciences biologiques au Collège des sciences de Virginia Tech.

"C'est excitant de voir des choses que personne d'autre n'a vues auparavant, " Pohlmann a déclaré. " C'est encore plus excitant de produire des images profondes avec ce projet. "

Les chercheurs disent que la technologie a de nombreuses applications potentielles.

"On peut être en mesure d'observer directement un virus de la grippe, VIH, ou d'autres agents pathogènes humains infectant une cellule, voire tester de nouveaux traitements anticancéreux au niveau cellulaire, ", a déclaré Kelly.

Sheng a souligné une autre caractéristique qui rend les cellules cancéreuses difficiles à traiter :une large hétérogénéité. Dans la même population cancéreuse, même les cellules voisines peuvent différer considérablement, et chaque cellule peut répondre différemment aux traitements.

« Nous pouvons examiner l'administration unicellulaire de traitements contre le cancer, et voir comment les cellules individuelles réagissent, " dit Sheng. " Si nous pouvons apprendre à tuer ces cellules, nous devrions être en mesure d'améliorer nos chances de développer des traitements efficaces en étant capables d'observer directement les effets des thérapies possibles."

Kelly et Sheng, dont les bureaux sont situés au même étage du Virginia Tech Carilion Research Institute à Roanoke ont déjà travaillé ensemble et travaillent également actuellement à la compréhension des mécanismes sous-jacents au cancer du sein héréditaire.