L'appareil capture les cellules cancéreuses à partir d'un échantillon de sang. Lorsqu'une solution froide traverse l'appareil, il libère les cellules cancéreuses pour une étude plus approfondie. Crédit :Hyeun Joong Yoon, Apoorv Shanker, Angela Yang Wang, et Molly Kozminsky Université du Michigan. Copyright :Matériaux avancés
Un nouveau dispositif développé à l'Université du Michigan pourrait fournir un moyen non invasif de surveiller les progrès d'un traitement avancé contre le cancer.
Il peut prélever des cellules cancéreuses dans un échantillon de sang et les laisser partir plus tard, permettant d'autres tests qui peuvent montrer si la thérapie débarrasse avec succès le patient des cellules cancéreuses les plus dangereuses.
Les cellules libérées dans la circulation sanguine par les tumeurs pourraient être utilisées pour surveiller le traitement du cancer, mais ils sont très difficiles à capturer, représentant environ une cellule sur un milliard, dit Sunitha Nagrath, U-M professeur adjoint de génie chimique.
Nagrath et ses collaborateurs ont été les pionniers des technologies permettant de capturer ces cellules à partir d'échantillons de sang. Leurs appareils ont piégé les cellules sur des puces à base d'oxyde de graphène, une seule couche d'atomes de carbone et d'oxygène. Mais toutes les analyses devaient être faites sur la puce car les cellules étaient fermement collées.
"Nous pourrions cultiver les cellules sur la puce ou les analyser toutes ensemble, mais la recherche a montré que les cellules cancéreuses ne sont pas toutes les mêmes, " dit-elle. " Par conséquent, il est important d'étudier les cellules individuellement, et notre nouvel appareil rend cela possible."
La théorie des cellules souches du cancer soutient que les rechutes se produisent parce que la chimiothérapie et la radiothérapie ne sont pas très efficaces pour tuer les cellules souches cancéreuses, qui peut représenter jusqu'à 10 pour cent d'une tumeur. Par conséquent, les cellules souches cancéreuses laissées derrière sont capables de repousser la tumeur ou de se propager à d'autres parties du corps.
Des sondes de fluorescence dans deux cellules cancéreuses du sein donnent des informations sur les gènes présents. Les points verts montrent que les deux cellules ont plusieurs copies du gène HER2, suggérant que le cancer est agressif. Crédits :Nallasivam Palanisamy, Système de santé Henry Ford. Droits d'auteur: Matériaux avancés
De nouveaux traitements en essais cliniques s'attaquent aux cellules souches, mais tuer cette population plus petite ne rétrécit pas immédiatement la tumeur. Les médecins ont besoin d'un bon moyen de surveiller si les cellules souches cancéreuses sont en déclin. Cela peut être possible grâce à des tests sanguins, mais les cliniciens doivent étudier les cellules capturées individuellement, et cela signifie les retirer de la puce.
"Comment pouvons-nous libérer la cellule sans l'endommager - c'est le nom du jeu, " dit Jinsang Kim, U-M professeur de science et d'ingénierie des matériaux, qui a codirigé le projet avec Nagrath.
Kim travaille sur des principes de conception pour créer des molécules en forme de chaîne avec des capacités particulières, et son équipe ont trouvé une solution. Son groupe a développé un polymère solide à température ambiante mais qui se désagrège à une température pouvant être réglée entre environ 40 et 68 degrés Fahrenheit.
Le polymère se dissout dans l'eau lorsqu'il interagit avec les molécules d'eau. A des températures plus élevées, la chaleur brise les interactions, donc le polymère ne se dissout pas. Apoorv Shanker, un étudiant diplômé en science et ingénierie macromoléculaires, régler le polymère pour se dissoudre à des températures inférieures à 54 degrés. L'équipe a mélangé les minuscules flocons d'oxyde de graphène capturant les cellules dans le polymère et a intégré la puce dans un dispositif pour guider l'échantillon de sang dessus.
"C'est très doux pour les cellules, " dit Nagrath, contrastant la légère baisse de température avec d'autres conceptions qui reposent sur le chauffage ou des réactions chimiques induites par des enzymes pour libérer les cellules.
L'appareil peut capturer et libérer en direct jusqu'à 80 pour cent des cellules cancéreuses dans l'échantillon de sang initial. Puis, les cliniciens pourraient collecter les cellules dans un échantillon semblable à un tissu pour une analyse conventionnelle, qui peut révéler la proportion de cellules cancéreuses capturées qui sont des cellules souches. Alternativement, ils pourraient identifier des cellules individuelles pour une étude plus détaillée, tels que le séquençage génétique complet ou les tests qui identifient les médicaments qui seraient les plus efficaces.
« Parce que l'appareil est facile et économique à fabriquer, des études cliniques à grande échelle sont possibles, ", a déclaré Kim.
L'étude a été réalisée en collaboration avec le groupe de Max Wicha, U-M professeur d'oncologie, et le groupe de Diane Simeone, professeur de chirurgie et de physiologie moléculaire et intégrative.
Il est décrit dans le document, "Composite polymère-oxyde de graphène thermosensible réglable pour une capture et une libération efficaces des cellules tumorales circulantes viables, " qui est récemment apparu dans Advanced Materials.
