Les ganglions lymphatiques sont les canaris de la mine de charbon de notre système immunitaire :ils se mettent en marche dès le premier signe de maladie, puis envoient les cellules immunitaires là où elles sont nécessaires dans le corps pour combattre les infections et les maladies.
Pour près de 20 millions de patients dans le monde qui reçoivent un diagnostic de cancer chaque année, les ganglions lymphatiques constituent un indicateur précoce et précieux permettant de savoir si leur cancer a métastasé, c'est-à-dire lorsque les cellules cancéreuses commencent à se propager à un autre organe. Détecter les métastases le plus tôt possible signifie que le patient peut recevoir la chimiothérapie et les thérapies immunitaires nécessaires qui amélioreront considérablement son pronostic.
Des chercheurs du département de génie biomédical Alfred E. Mann de l'USC ont développé une nouvelle nanoparticule qui peut « faire du stop » sur les cellules immunitaires, ou monocytes. En raison de sa petite taille, la particule peut se glisser directement dans les ganglions lymphatiques et aider les métastases à apparaître sur les IRM où elles seraient autrement trop difficiles à détecter. Les résultats pourraient conduire à des agents de contraste plus avancés pouvant être injectés aux patients pour améliorer le dépistage du cancer des ganglions lymphatiques par IRM.
Le travail a été publié dans ACS Nano et était dirigé par le Dr Karl Jacob Jr. et la chaire de début de carrière Karl Jacob III, Eun Ji Chung, et Noah Trac, titulaire d'un doctorat. étudiant au laboratoire Chung.
Bien que les ganglions lymphatiques soient un facteur essentiel dans la détection du cancer, leur dépistage par biopsie est douloureux et invasif et peut entraîner des effets secondaires indésirables comme une infection, un lymphœdème et une thrombose. Les outils d'imagerie tels que la détection par IRM sont non invasifs. Néanmoins, ils présentent également des lacunes importantes en matière de dépistage des ganglions lymphatiques.
"Les IRM examineront la taille du ganglion lymphatique, mais cela n'a pas de lien ni de corrélation avec le fait qu'il est métastatique", a déclaré Chung. "Même si vous avez un rhume, vos ganglions lymphatiques commenceront à s'enflammer."
"Le problème majeur des techniques d'IRM actuelles n'est pas qu'elles ne détectent pas les cellules immunitaires", a déclaré Trac. "Un problème majeur avec les agents de contraste actuels est qu'il n'existe aucun mécanisme de ciblage du cancer, de sorte que la plupart des ganglions lymphatiques sont éclairés de la même manière, qu'il y ait ou non un cancer."
Pour relever ce défi, Chung, Trac et leurs co-auteurs ont développé une nanoparticule qui cible un récepteur présent à la fois sur les cellules tumorales et sur les monocytes des cellules immunitaires, des cellules qui se déplacent vers les ganglions lymphatiques et sont de plus en plus répandues dans des conditions pathologiques.
"L'idée derrière cette nanoparticule est d'essayer de diriger l'administration de l'agent de contraste gadolinium vers les ganglions lymphatiques atteints d'un cancer, afin qu'ils apparaissent plus brillants à l'IRM que les ganglions lymphatiques sains", a déclaré Trac.
L'outil de diagnostic offrirait également une forte valeur clinique aux médecins, non seulement pour détecter les premières métastases lors d'un diagnostic initial de cancer, mais il permettrait également aux cliniciens de suivre la récidive du cancer.
"Dites simplement qu'une tumeur primaire a été retirée, mais peut-être qu'ils n'ont pas tout récupéré, ou que le cancer réapparaît et qu'il est métastatique pour la deuxième fois. Les métastases récurrentes sont beaucoup plus difficiles à détecter et peuvent entraîner de pires résultats pour le patient. ", a déclaré Chung.
Les nanoparticules agissent en ciblant une protéine exprimée par les cellules cancéreuses, connue sous le nom de récepteur de chimiokine C-C 2 (CCR2). Les particules « font du stop » sur les monocytes des cellules immunitaires que le corps produit et qui expriment également ce même récepteur en réponse au cancer. Les monocytes permettent ensuite aux particules de circuler librement dans les ganglions lymphatiques, où les particules peuvent mettre en évidence efficacement les cellules cancéreuses métastatiques et permettre une détection plus claire via l'IRM.
"La raison pour laquelle ce mécanisme fonctionne, en plus des éléments de ciblage, est que la taille de nos particules est également très unique et qu'elles peuvent atteindre les ganglions lymphatiques", a déclaré Chung. "Nous avons découvert qu'il existe une limite de taille et que notre type de particule est capable de passer dans les ganglions lymphatiques et de cibler les cellules cancéreuses qui y sont parvenues, ainsi que les monocytes qui expriment ce récepteur."
Le processus offre des avantages révolutionnaires pour la détection précoce des métastases cancéreuses dans les ganglions lymphatiques. Alors qu’auparavant, les métastases ne pouvaient être évaluées que par une augmentation de la taille des ganglions lymphatiques ; les nouvelles particules de Chung Lab pourraient conduire à des agents de contraste IRM capables de mettre en évidence des cellules métastatiques dans les ganglions lymphatiques qui pourraient autrement sembler normales. Dans des expériences utilisant un modèle de souris, l'équipe a démontré que les particules augmentaient le signal détecté par IRM jusqu'à 50 %.
"Les particules amplifient le signal, et nous pouvons le constater aux endroits où les ganglions lymphatiques n'ont pas encore changé de taille et où les métastases sont très précoces. Nous offrons cet avantage là où, cliniquement, vous ne pourriez pas voir des métastases", a déclaré Chung.
La prochaine étape pour l’équipe de recherche consiste à rapprocher ses travaux des applications cliniques des agents de contraste IRM. Les travaux ont été soumis au laboratoire de caractérisation des nanoparticules des National Institutes of Health, où un tiers évaluera et validera les travaux pour leur permettre de se rapprocher des essais sur l'homme.
Plus d'informations : Noah Trac et al, Détection IRM des métastases ganglionnaires grâce au ciblage moléculaire des récepteurs de chimiokine C-C de type 2 et de l'auto-stop des monocytes, ACS Nano (2024). DOI :10.1021/acsnano.3c09201
Fourni par l'Université de Californie du Sud
