Fabien Pinaud de l'USC Dornsife et ses collègues développent une nouvelle technologie pour identifier sélectivement les cellules cancéreuses vivantes individuelles. Crédit :Image composite de Matthew Savino
La grande vision de Fabien Pinaud pour traiter le cancer se concentre sur les plus petites cibles.
Avec une équipe de scientifiques, il a créé une nouvelle nano-sonde hybride qui pourrait conduire à une détection et un traitement non invasifs de la maladie au niveau d'une seule cellule.
Pinaud, professeur adjoint de sciences biologiques, chimie et physique et astronomie à l'USC Dornsife, a développé une méthode pour amplifier un signal biochimique à la surface des cellules cancéreuses.
La nouvelle technique lie et assemble des nanoparticules d'or dans des cellules vivantes en utilisant deux fragments d'une protéine fluorescente comme « colle moléculaire ». Ces minuscules sondes agissent comme des amplificateurs, améliorer la capacité des chercheurs à détecter des biomarqueurs distincts, comme des protéines surexprimées ou mutées, trouvés dans les cellules cancéreuses.
Le signal amplifié permet aux scientifiques de distinguer les cellules cancéreuses des cellules saines grâce à l'utilisation de la spectroscopie Raman, une technique d'imagerie laser spécialisée.
"Notre approche tire parti du fait que nous avons deux nanoparticules différentes qui, par eux-même, ne sont pas actifs, mais qui deviennent actives lorsqu'elles s'assemblent sur des cellules cancéreuses, " dit Pinaud, chercheur principal du Single Molecule Biophotonics Group et co-auteur d'une étude connexe, publié le 9 février dans Communication Nature .
Droit dans le but
L'utilisation d'assemblages de "colle moléculaire" pour concevoir de nouvelles nano-sondes est une pratique courante dans la recherche biomédicale d'aujourd'hui, mais la plupart des scientifiques les construisent avec de l'ADN plutôt qu'avec des protéines. Alors que des sondes optiques prometteuses sont générées à l'aide d'assemblages d'ADN dans des tubes à essai, L'ADN n'est pas un adhésif pratique dans les cellules vivantes. Les protéines sont souvent meilleures.
De nouvelles nano-sondes hybrides qui s'auto-assemblent lors de la reconnaissance de biomarqueurs cellulaires surexprimés fournissent une double détection de cellules cancéreuses individuelles par Raman et imagerie photoacoustique. Crédit :Fabien Pinaud
Pinaud et son équipe partent d'une protéine fluorescente, celui qui brille lorsque la lumière bleue ultraviolette brille dessus. La protéine fluorescente est divisée en deux fragments et chaque morceau est attaché à un ensemble de nanoparticules d'or. Les deux ensembles de nanoparticules se concentrent sur les cellules et se lient spécifiquement aux biomarqueurs à la surface des cellules. Lorsque les nanoparticules entrent en collision avec une cellule cancéreuse, les fragments de protéine se réassemblent naturellement dans la protéine fluorescente entière.
Le processus de restructuration offre deux avantages. D'abord, l'activation d'un nouveau signal biochimique dans la protéine fluorescente est massivement amplifiée par les nanoparticules, qui permet une détection par imagerie Raman.
Seconde, de la chaleur et des ultrasons sont produits lorsque le laser frappe les nanoparticules, et cela peut être mesuré avec des détecteurs à ultrasons. Ce double effet fournit une grande confiance qu'une cellule détectée est réellement cancéreuse et non un signal faussement positif d'une cellule saine.
Les scientifiques exploreront ensuite la possibilité de détruire des cellules cancéreuses individuelles, tout en laissant les cellules saines indemnes, en utilisant le laser pour chauffer les nanoparticules. « Passer de l'imagerie à la destruction des cellules, c'est simplement tourner le bouton du laser que vous utilisez, " dit Pinaud.
La curiosité nourrit la convergence
Pinaud a mené la recherche avec son ancien étudiant diplômé et co-auteur, Tuğba Köker, doctorat Ayant suivi une formation de biologiste en Turquie, Köker a lu un article publié par Pinaud en 2011 qui a jeté les bases de cette recherche sur les protéines fluorescentes. Elle lui a fait part de la possibilité de travailler ensemble sur le projet dans le cadre de ses études supérieures.
"J'étais dans l'avion la semaine suivante, " a déclaré Köker.
Elle se souvient du jour où elle a reçu les premières images de laboratoire montrant le succès de leur expérience. "Je ne pouvais pas y croire. C'était le moment décisif."
Tandis que Pinaud était excité, elle a dit qu'il était également sceptique. "C'est comme ça que Fabien est. Il veut toujours plus de certitude."
