Les patients cancéreux qui suivent un traitement ciblé peuvent s'attendre à un nouveau test sanguin qui pourrait indiquer à leurs médecins si le traitement fonctionne, dans un délai d'un jour après le début du traitement. Cela accélérera considérablement le processus d'évaluation et permettra aux médecins d'ajuster le plan de traitement, si nécessaire, pour améliorer les chances de guérison des patients.

Contrairement aux chimiothérapies conventionnelles qui interfèrent avec toutes les cellules à division rapide et peuvent causer des dommages étendus aux cellules, les médicaments ciblés attaquent des molécules spécifiques qui ordonnent aux cellules cancéreuses de se développer et de se propager et, à leur tour, bloquer la croissance anormale du cancer. Malgré la spécificité des médicaments ciblés, l'évaluation clinique actuelle de leur traitement dans les tumeurs solides repose principalement sur l'imagerie volumétrique de la tumeur, qui est insensible et retardé, ou des biopsies tissulaires invasives.

La professeure adjointe Shao Huilin et son équipe de recherche du Département de génie biomédical et de l'Institute for Health Innovation &Technology (iHealthtech) de l'Université nationale de Singapour (NUS) ont développé une technologie précise, moins invasif et avance significativement la fenêtre d'évaluation, en utilisant des biopsies liquides.

Taux de réussite disponible dans les 24 heures suivant le traitement du cancer

La technique, appelée surveillance des vésicules extracellulaires de l'occupation chimique des petites molécules et de l'expression des protéines (ExoSCOPE), est le premier du genre au monde. Il tire parti des vésicules extracellulaires (VE) sécrétées par les cellules cancéreuses et circulant dans le sang comme indicateur réfléchissant de l'efficacité du médicament dans les tumeurs solides.

"Les procédures conventionnelles telles que l'imagerie tumorale sont non seulement coûteuses mais aussi retardées. Pour ces méthodes, l'efficacité du traitement ne peut être déterminée qu'après des semaines. En utilisant l'ExoSCOPE, nous pouvons mesurer directement les résultats de l'efficacité du médicament dans les 24 heures suivant le début du traitement. Cela réduira considérablement le temps et le coût de la surveillance du traitement du cancer, " a déclaré le scientifique principal, le professeur adjoint Shao.

Elle a ajouté, "Cette méthode ne nécessite qu'une infime quantité d'échantillon de sang pour l'analyse et chaque test prend moins d'une heure. Donc, c'est moins invasif et pourtant plus informatif. De cette façon, les médecins pourraient surveiller la réponse d'un patient au traitement plus régulièrement au cours du traitement, et faire des ajustements en temps opportun pour personnaliser le traitement pour de meilleurs résultats."

La recherche a été publiée pour la première fois dans la revue scientifique Nature Nanotechnologie .

Mesure sensible des interactions médicamenteuses

Pour réaliser une analyse sensible et rapide de l'efficacité du médicament à travers des échantillons de sang, l'équipe de recherche NUS a développé l'ExoSCOPE en tant que plateforme intégrée de nanotechnologie. Il mesure les véhicules électriques, qui sont des vésicules membranaires de dimension au moins cent fois inférieure au diamètre d'un cheveu humain et invisibles en microscopie optique classique. Lors d'un traitement anticancéreux réussi, lorsqu'un médicament anticancéreux ciblé se fixe à une cellule cancéreuse et interfère avec la croissance tumorale, la cellule traitée libérera dans la circulation sanguine des véhicules électriques contenant le médicament.

La plate-forme ExoSCOPE exploite une approche complémentaire de la biologie chimique et du développement de capteurs pour mesurer ces changements délicats de médicaments dans les véhicules électriques.

« Les technologies actuelles pour mesurer les interactions médicament-cible nécessitent un traitement complexe et des biopsies tissulaires invasives, limitant leur utilité clinique pour le suivi des traitements anticancéreux. En utilisant des sondes chimiques spécialement conçues, notre plateforme est très sensible dans la capture et le marquage des véhicules électriques dans un petit échantillon de sang afin d'évaluer les interactions médicament-cible, " a déclaré le Dr Sijun Pan, Chercheur de NUS iHealthtech, et co-premier auteur de l'étude.

"Le capteur ExoSCOPE contient des millions de nano-anneaux en or pour capturer les véhicules électriques et amplifier leurs signaux de marquage des médicaments pour induire des signaux lumineux puissants. Ces signaux lumineux sont ensuite traités pour donner une lecture indiquant l'efficacité du médicament, " a déclaré M. Zhang Yan, un doctorant du département NUS de génie biomédical et iHealthtech, et co-premier auteur de l'étude.

En utilisant la plate-forme développée ExoSCOPE, l'équipe a collecté des informations sur différents types de véhicules électriques et leurs changements de médicaments, lorsqu'il est traité avec diverses thérapies ciblées. La plateforme identifie non seulement les véhicules électriques libérés par le cancer, mais surveille également la dynamique de leurs médicaments au fil du temps pour distinguer avec précision la sensibilité et la résistance au traitement.

"Les approches pharmacocinétiques ou pharmacodynamiques existantes du sang mesurent la concentration totale de médicament dans le sang. Ces informations d'ensemble ne reflètent pas l'efficacité du médicament dans les tumeurs. L'ExoSCOPE, cependant, mesure les changements médicamenteux dans les véhicules électriques libérés par le cancer pour refléter avec précision les réponses au traitement tumoral, " a expliqué le professeur adjoint Shao.

Résultats encourageants de l'étude clinique

Dans un essai clinique portant sur 163 échantillons de sang de 106 patients, l'ExoSCOPE a montré des résultats encourageants sur les patients atteints de cancer du poumon pour permettre une évaluation rapide des résultats du traitement ciblé des patients. Par rapport à l'étalon-or de l'imagerie volumétrique tumorale, qui a été effectuée à la fin de l'ensemble du régime de traitement, l'ExoSCOPE a atteint un taux de précision de 95 %, mais dans les 24 heures suivant le début du traitement.

Les performances analytiques supérieures de cette technique ouvrent la voie à l'utilisation de véhicules électriques à diffusion hématogène pour surveiller les différentes interactions entre les médicaments et les protéines cibles dans le corps humain.

"L'ExoSCOPE présente un changement de paradigme dans l'évaluation des médicaments à base de sang pour la sélection ciblée de médicaments et le suivi du traitement en temps réel, " a déclaré le professeur adjoint Shao. " La technique peut également permettre à la communauté clinique de prendre des décisions de traitement plus opportunes. "

Prochaines étapes

L'équipe NUS de neuf membres a mis deux ans (de 2019 à 2021) pour développer et valider la plateforme ExoSCOPE. Leur prochain défi consiste à étendre la plate-forme pour mesurer l'efficacité de différents médicaments et appliquer la technologie à un éventail de maladies allant des cancers aux maladies cardiovasculaires et neurologiques. Un brevet a été déposé pour ExoSCOPE et l'équipe NUS espère commercialiser cette technologie dans les trois prochaines années.

"J'espère que notre technologie pourra contribuer à un traitement personnalisé, pour guider la sélection, posologie et durée des différents traitements, et améliorer les résultats du traitement, ", a déclaré le professeur adjoint Shao.