Le cancer du pancréas devrait devenir le deuxième cancer le plus mortel aux États-Unis d'ici 2030. Il est difficile à guérir car il n'est généralement pas découvert avant d'avoir atteint un stade avancé. Mais un nouveau test de diagnostic développé par des chercheurs de l'UC San Diego est prometteur pour détecter la maladie plus tôt.

Le test, qui est au stade de la preuve de concept, peut rapidement dépister une goutte de sang pour les biomarqueurs du cancer du pancréas. Il peut fournir des résultats en moins d'une heure. Les résultats ont été publiés récemment dans la revue ACS Nano .

"Une étape importante pour pouvoir guérir des maladies qui sortent de nulle part, comme le cancer du pancréas, est la détection précoce, " a déclaré le premier auteur Jean Lewis, un assistant scientifique de projet au Département de nano-ingénierie de l'UC San Diego. "Nous envisageons qu'à l'avenir, les médecins peuvent effectuer ce type de test en utilisant un doigt rapide pour diagnostiquer les patients qui ne savent peut-être pas encore qu'ils ont la maladie. »

Des tests sanguins pour la détection précoce du cancer, appelées biopsies liquides, sont un sujet brûlant dans la recherche. Ils ont le potentiel de détecter le cancer à un stade précoce sans avoir à effectuer des interventions chirurgicales invasives telles que des biopsies tumorales. Pour dépister le cancer du pancréas dans le sang, les chercheurs développent de nouvelles méthodes qui impliquent la collecte et l'analyse de structures biologiques de taille nanométrique appelées exosomes, qui sont libérés de toutes les cellules du corps, y compris les cellules cancéreuses. Les exosomes contiennent des protéines et du matériel génétique qui peuvent servir de biomarqueurs pour détecter les cancers.

Mais parce que les exosomes sont si petits et fragiles, ils sont difficiles à isoler du sang. Les méthodes actuelles d'extraction des exosomes prennent du temps et nécessitent que les échantillons de sang soient prétraités ou dilués avant utilisation.

Le test développé par les chercheurs de l'UC San Diego utilise un système à puce électronique pour extraire les exosomes directement du sang en quelques minutes. "Nous pouvons utiliser juste une goutte de sang tel quel - aucun traitement supplémentaire n'est requis, ", a déclaré Lewis. "Nous pouvons également analyser les exosomes sur place et montrer s'ils portent l'un des biomarqueurs du cancer que nous recherchons."

Lewis a travaillé sur ce projet dans le cadre d'une collaboration interdisciplinaire entre des chercheurs en nanotechnologie de la Jacobs School of Engineering de l'UC San Diego et des cliniciens du Moores Cancer Center de l'UC San Diego Health. La collaboration est dirigée par Michael Heller, professeur émérite de nano-ingénierie à la UC San Diego Jacobs School of Engineering, qui est maintenant au Knight Cancer Institute de l'Oregon Health &Science University.

"L'innovation de ce travail est qu'il combine essentiellement tout le complexe, les longues étapes de préparation des échantillons, l'isolement des exosomes et l'interprétation finale du dosage requis par d'autres plates-formes dans un seul dispositif « échantillon à réponse » transparent, " a déclaré Heller. " Nous avons développé un prototype de plate-forme qui a le potentiel de se traduire en un ordinateur de poche, dispositif de test au point de service rapide et relativement peu coûteux pour le cancer du pancréas. »

Il suffit d'une goutte

L'épreuve est simple. Appliquer une goutte de sang sur une petite puce électronique, allumer le courant, attendre quelques minutes, ajoutez des étiquettes fluorescentes et regardez les résultats au microscope. Si un échantillon de sang est positif pour le cancer du pancréas, des cercles fluorescents brillants apparaîtront.

"Ce test pourrait être utilisé comme stratégie de dépistage primaire pour identifier les patients qui auraient besoin par la suite de subir des méthodes de diagnostic plus coûteuses et invasives comme une tomodensitométrie, IRM ou endoscopie, " a déclaré le Dr Rebekah White, oncologue chirurgical et professeur agrégé de chirurgie au Moores Cancer Center.

La puce utilisée dans ce test fonctionne en appliquant un courant électrique alternatif, qui extrait sélectivement les particules de taille nanométrique comme les exosomes du sang et les dépose sur de minuscules électrodes à la surface de la puce. Les plus grosses particules de sang sont emportées tandis que les plus petites, comme les exosomes, sont laissées pour compte. Les chercheurs appliquent ensuite des anticorps marqués par fluorescence qui ciblent spécifiquement deux biomarqueurs protéiques du cancer du pancréas :le glypican-1 et le CD63. Si ces biomarqueurs sont présents, des cercles de couleurs vives où les anticorps se lient peuvent être vus au microscope, indiquant un résultat positif. Tout ce processus peut être fait en moins d'une heure.

Jusque là, l'équipe n'a testé ce système que sur un petit échantillon de patients. Dans une première étude de validation sur un groupe de 31 patients, la puce a été capable de repérer les échantillons de sang de 20 patients atteints d'un cancer du pancréas parmi ceux de 11 patients sans cancer.

Vers une détection précoce

L'équipe prévient que les niveaux de biomarqueurs examinés dans cette étude pourraient ne pas représenter ceux du cancer à un stade précoce. « Quelle est la petite taille de ces niveaux de biomarqueurs entre le cancer de stade 0 et de stade 1 ? Et comment pouvons-nous rendre notre technologie suffisamment sensible pour détecter ces quantités ? Nous menons davantage de recherches pour bien comprendre ces questions, " dit Heller.

Les prochaines étapes comprennent également des études sur une plus grande taille d'échantillon, dépistage d'un plus grand nombre d'échantillons de patients à divers stades du cancer, et l'optimisation et la validation de cette technologie pour la détection précoce du cancer. « Un défi dans la réalisation de ces études consiste à mettre la main sur des échantillons de sang à un stade précoce, quand les patients ne savent même pas encore qu'ils ont la maladie, ", a déclaré Lewis.

« Les travaux futurs consisteraient à obtenir des échantillons de sang de patients présentant des facteurs de risque élevés de cancer du pancréas - diabète d'apparition récente ou antécédents familiaux de celui-ci, le tabagisme ou l'obésité, et continuer à prélever des échantillons de sang pendant une période prolongée. Parmi les patients diagnostiqués par la suite, nous pouvons revenir en arrière et analyser leurs échantillons sanguins pré-diagnostiques pour voir à quel moment nous pouvons détecter les biomarqueurs du cancer, " dit Blanc.

Les chercheurs explorent également d'autres biomarqueurs sanguins, en plus du glypican-1 et du CD63, afin d'améliorer la précision et la sensibilité de ce système pour la détection du cancer du pancréas.

La technologie du système à puce a été initialement développée par Raj Krishnan, ancien élève de la Jacobs School of Engineering de l'UC San Diego, au cours de ses recherches doctorales en bio-ingénierie dans le laboratoire de Heller sur l'identification des biomarqueurs du cancer dans le sang à l'aide de courants électriques alternatifs. Krishnan a co-fondé et est PDG de la société basée à San Diego Biological Dynamics, une entreprise dérivée du laboratoire de Heller qui a autorisé la technologie en 2010. Biological Dynamics a depuis développé de nouveaux systèmes de diagnostic basés sur des puces qui utilisent des courants électriques alternatifs pour isoler les nanoparticules, ADN et autres molécules provenant directement du sang et d'autres biofluides. Dans l'actuel ACS Nano papier, Les chercheurs de l'UC San Diego ont utilisé la capacité d'isolement des exosomes de la technologie Biological Dynamics pour développer un test personnalisé pour la détection du cancer du pancréas.