De nouvelles nanosondes développées par l'Impériale et testées sur le poisson zèbre pourraient aider à détecter le cancer avec plus de précision et pourraient faciliter le diagnostic et le traitement à l'avenir. Crédit :Imperial College de Londres
Pour mettre en évidence les tumeurs dans le corps pour le diagnostic du cancer, les médecins peuvent utiliser de minuscules sondes optiques (nanosondes) qui s'allument lorsqu'elles se fixent aux tumeurs. Ces nanosondes permettent aux médecins de détecter l'emplacement, forme et la taille des cancers dans le corps.
La plupart des nanosondes sont fluorescentes; ils absorbent la lumière d'une couleur spécifique, comme le bleu, puis émettre un rétro-éclairage d'une couleur différente, comme le vert. Cependant, car les tissus du corps humain peuvent également émettre de la lumière, distinguer la lumière de la nanosonde de la lumière de fond peut être difficile et peut conduire à une mauvaise interprétation.
Maintenant, des chercheurs de l'Imperial College de Londres ont développé de nouvelles nanosondes, nommés bioharmonophores et brevetés à l'Impériale, qui émettent de la lumière avec un nouveau type de technologie incandescente connue sous le nom de génération de deuxième harmonique (SHG).
Après avoir testé les nanosondes sur des embryons de poisson zèbre, les chercheurs ont découvert que les bioharmonophores, qui ont été modifiés pour cibler les cellules cancéreuses, ont mis en évidence les tumeurs plus brillamment et pendant des périodes plus longues que les nanosondes fluorescentes. Leur lumière peut être facilement repérée et distinguée par la lumière généralement émise par les tissus, et ils se fixent également précisément aux cellules tumorales et à aucune cellule saine, ce qui les rend plus précis dans la détection des bords tumoraux.
Le chercheur principal, le Dr Periklis Pantazis du département de bioingénierie de l'Imperial a déclaré :« Les bioharmonophores pourraient être un moyen plus efficace de détecter les tumeurs que ce qui est actuellement disponible. Ils combinent de manière unique des fonctionnalités qui pourraient être utiles pour le diagnostic et le traitement du cancer dans la pratique clinique et pourraient éventuellement résultats après d'autres recherches.
Les résultats sont publiés dans ACS Nano .
Les bioharmonophores sont à la fois biocompatibles et biodégradables car ils sont constitués de peptides, les mêmes ingrédients que les protéines que l'on trouve dans le corps. Ils sont métabolisés naturellement dans l'organisme dans les 48 heures et sont donc peu susceptibles de présenter des risques pour la santé à long terme.
Les bioharmonphores sont relativement simples à assembler. Crédit :Imperial College de Londres
Pour étudier la détection précise des tumeurs, les chercheurs ont d'abord injecté des cellules cancéreuses malignes à des embryons de poisson zèbre, ce qui a permis aux cellules tumorales de proliférer sans contrôle. Vingt-quatre heures plus tard, ils ont injecté des bioharmonophores qui ont été modifiés pour cibler les molécules de peptide p32 qui se trouvent spécifiquement dans les cellules tumorales. Ils ont ensuite utilisé des techniques d'imagerie à l'installation d'imagerie par microscopie optique de l'Impériale pour étudier dans quelle mesure les bioharmonophores modifiés ont détecté les tumeurs.
Ils ont découvert que les bioharmonophores avaient une sensibilité de détection exceptionnelle, ce qui signifie qu'ils se sont attachés à des cellules tumorales spécifiques mais pas à des cellules saines. Les nanosondes activées par fluorescence ont tendance à se fixer de manière moins spécifique, ce qui signifie qu'ils peuvent déformer les cellules saines comme des cellules tumorales, ou vice versa.
Ils ont également découvert que, contrairement à la fluorescence, les bioharmonophores n'ont pas "blanchi", ce qui signifie qu'ils n'ont pas perdu leur capacité à émettre de la lumière au fil du temps. En outre, la lumière émise par les bioharmonophores ne sature pas comme c'est le cas avec les nanosondes fluorescentes, ce qui signifie qu'ils sont devenus plus brillants lorsqu'ils sont éclairés avec plus de lumière. De cette façon, les tumeurs sont devenues encore plus claires.
Le Dr Pantazis a déclaré :« Il est très important que les nanosondes tumorales mettent en évidence les cellules spécifiquement et clairement pour le diagnostic du cancer. Notre étude de preuve de concept suggère que les bioharmonophores très brillants pourraient être des outils puissants pour diagnostiquer le cancer et cibler les traitements dans les années à venir. "
La fabrication des bioharmonophores est bon marché, reproductible, évolutif et prend environ deux jours à température ambiante. Ils doivent maintenant être testés sur des mammifères pour déterminer dans quelle mesure les résultats se traduisent au-delà du poisson zèbre.
Les chercheurs étudient également comment les bioharmonophores pourraient être utilisés pour guider les interventions chirurgicales lors de la chirurgie du cancer, ainsi que comment ils pourraient générer de la lumière à différentes fréquences pour potentiellement aider à tuer les cellules tumorales avec une grande précision.
"Harmophores biodégradables pour l'imagerie tumorale in vivo ciblée à haute résolution" par Ali Yasin Sonay, Konstantinos Kalyviotis, Sine Yaganoglu, Aysen Unsal, Martina Konantz, Claire Teulon, Ingo Lieberwirth, Sandro Sieber, Shuai Jiang, Shahed Behzadi, Daniel Crespy, Katharina Landfester, Sylvie Roke, Claudia Lengerke, et Periklis Pantazis, publié le 25 février 2021 dans ACS Nano .
