Les chimistes de Stanford ont développé une nouvelle technique d'imagerie des tissus profonds qui permet de voir sous la peau de sujets vivants pour illuminer les tumeurs enfouies avec une clarté inégalée.

Dans une nouvelle étude publiée dans le numéro du 30 septembre de la revue Biotechnologie naturelle , les chercheurs démontrent comment leur technique peut être utilisée pour prédire la réponse des patients cancéreux à l'immunothérapie et pour suivre leurs progrès après le traitement.

"Nous appelons cette vision infrarouge pour une observation non invasive des tissus biologiques, " a déclaré le responsable de l'étude Hongjie Dai, le J.G. Jackson et C.J. Wood professeur de chimie à la School of Humanities and Sciences de Stanford.

La technique repose sur des nanoparticules contenant l'élément erbium, qui appartient à une classe de minéraux dits de terres rares prisés par les chimistes pour leur capacité unique à briller dans l'infrarouge.

L'équipe a recouvert les nanoparticules d'un revêtement chimiquement conçu qui aide les particules à se dissoudre dans la circulation sanguine et les rend également moins toxiques et quittent le corps plus rapidement. En outre, le revêtement fournit des points d'ancrage pour les molécules qui agissent comme des missiles guidés pour localiser et se fixer à des protéines spécifiques sur les cellules.

Dissiper le brouillard

Sous une lumière LED de faible puissance, les particules d'erbium baignent les tissus ciblés ou même les cellules individuelles dans une lueur infrarouge brillante qui peut être vue plus profondément et avec une résolution plus fine que les techniques d'imagerie conventionnelles, disent les chercheurs. "C'est comme voir en conduisant sur une autoroute avant et après que le brouillard se soit évaporé un jour d'hiver, " a déclaré le co-premier auteur de l'étude, Yeteng Zhong, un chercheur postdoctoral dans le laboratoire de Dai. "La profondeur d'imagerie combinée, spécificité et multiplicité moléculaires, et la résolution spatiale et temporelle est impossible à atteindre par les techniques précédentes."

Dans une vidéo mettant en avant la puissance de leurs nanosondes, les vaisseaux sanguins ramifiés d'un cerveau à l'intérieur d'une souris vivante sont éclairés par une lumière sarcelle et se déplacent lorsque la créature bouge sa tête. "Notre approche permet de voir dans un cerveau de souris intact alors que les approches conventionnelles ne voient que le cuir chevelu, " a déclaré le co-premier auteur de l'étude Zhuoran Ma, un étudiant diplômé du laboratoire de Dai.

Dans l'étude, les chercheurs montrent que leur technique peut identifier des tumeurs chez des souris porteuses d'une protéine qui les rend vulnérables aux médicaments anticancéreux qui activent le système immunitaire de l'organisme. Cette approche pourrait fournir un moyen non invasif d'identifier les patients qui répondraient bien à ces médicaments sans avoir besoin de prélever un échantillon, ou biopsie, de la tumeur, comme ils doivent le faire actuellement.

De la même manière, Les nanoparticules d'erbium peuvent surveiller les réponses des patients à la suite d'un traitement contre le cancer afin de déterminer s'ils répondent aux médicaments et si leurs tumeurs ont rétréci.

A titre de démonstration, Dai et ses collègues ont combiné leurs nanoparticules d'erbium avec une autre technique d'imagerie infrarouge pour imager simultanément deux cibles moléculaires – les cellules cancéreuses et les cellules T – simultanément. Le résultat est une couche, instantané multicolore montrant des lymphocytes T se dirigeant vers une tumeur d'ailleurs dans le corps de la souris.

Les chercheurs ont déclaré que leur technique pourrait également permettre aux chirurgiens d'exciser plus précisément les tumeurs et aider les biologistes et les chercheurs en médecine à étudier les processus fondamentaux au sein des cellules.