Des chercheurs du SUTD ont développé un système avancé de détection des cellules cancéreuses du sein avec une vitesse et une sensibilité améliorées, en utilisant un mécanisme viral pour améliorer la précision de détection de l'outil.

Dans la lutte mondiale contre le cancer du sein, la puissance des outils de diagnostic peut faire la différence entre la vie et la mort. Les taux de survie à la maladie sont grandement améliorés lorsque le cancer est détecté tôt, tandis que la détection post-traitement est primordiale pour vérifier l'efficacité du traitement.

Les biomarqueurs sont importants dans l’arsenal de la recherche sur le cancer car ils facilitent la détection précoce et peuvent aider à identifier les cellules malignes après le traitement afin de déterminer s’il reste des traces de cancer. Atteindre une sensibilité aiguë est donc crucial. Cependant, la quantité relative de cellules cancéreuses dans les cas à un stade précoce ou après le traitement est souvent minuscule, ce qui rend leur détection difficile.

Le professeur agrégé Desmond Loke de l'Université de technologie et de design de Singapour (SUTD) a proposé une nouvelle solution à ce problème dans un article récent intitulé "Processus de complémentarité de forme pour les capteurs de cellules cancéreuses M13-PEG-WS2-powered MCF-7 ultrashort-burst sensibles", " publié dans Nanoscale .

"La majorité des patients ne présentent pas de symptômes aux premiers stades, et les techniques de diagnostic existantes, qui peuvent être imprécises, coûteuses et longues, impliquent des tests d'imagerie", a expliqué Loke, chercheur principal du projet. "Le but de la recherche était de créer une plateforme capable d'identifier et de traiter le cancer du sein chez les patientes avant qu'elles ne présentent des symptômes graves."

Pour développer un système de détection cellulaire avec la sensibilité la plus élevée possible, Loke a dirigé une équipe de recherche composée de collègues du SUTD et de collaborateurs de l'University College London et d'A*STAR, qui a utilisé des outils à la plus petite échelle imaginable et a travaillé avec des nanomatériaux. La technologie actuelle pour la détection des cellules cancéreuses est un capteur biomoléculaire numérique (DBS).

Le mécanisme fonctionne comme suit :un élément de reconnaissance chimique identifie ces molécules et convertit leur interaction en un signal numérique qui peut être facilement mesuré et analysé. Cette technologie s'apparente à un outil de détection hautement spécialisé au niveau moléculaire, avec la capacité d'identifier des cibles biologiques spécifiques, telles que les protéines des cellules cancéreuses, et de traduire ces informations en signaux électriques que les chercheurs peuvent utiliser à des fins de recherche ou de surveillance diagnostique.

Ce système n’est cependant pas particulièrement utile pour les populations à faible nombre de cellules. L'équipe de recherche a émis l'hypothèse d'un système nouvellement conçu qui produirait une sensibilité plus élevée grâce à l'amélioration d'un nanomatériau hautement conducteur avec un brin de phage viral qui interagit avec des cellules cancéreuses spécifiques.

L’amélioration du système nécessitait un nouveau nanomatériau 2D doté d’une conductivité électrique suffisante pour interagir fortement avec les types de cellules cancéreuses. Les chercheurs ont opté pour le bisulfure de tungstène en raison de sa conductivité élevée et de son utilisation dans les phototransistors et la thérapie photothermique. Ils ont équipé des feuilles de bisulfure de tungstène d’un polymère combiné à des phages qui servait d’élément de reconnaissance pour les types de cellules cancéreuses du sein testés. L'intégration de l'agent viral, ou du polymère combiné aux phages, dans le nanomatériau a créé un nouveau système appelé DBS à base de phages (P-DBS).

"Pour la technologie P-DBS, lorsqu'un virus est ajouté à l'échantillon de cellules cancéreuses du sein, les protéines du virus peuvent montrer une spécificité élevée pour l'assemblage sur les cellules cancéreuses du sein. Cependant, il est possible que la protéine virale présente une spécificité qui est suffisamment élevé pour s'assembler sur les cellules du cancer du sein pour un très petit nombre de cellules, ce qui entraîne une précision de détection ultra-élevée", a déclaré Loke.

Les cellules cancéreuses du sein ont été étudiées pour ce projet car les protéines virales s'assemblent facilement à leur surface, permettant une liaison plus fluide entre la plate-forme de biocapteur P-DBS et les cellules de l'échantillon. Selon Loke, cet effet de complémentarité de forme permet « un échantillonnage ultra précis, essentiel à la détection précoce du cancer et au suivi de la progression de la maladie ».

Quatre critères doivent être remplis pour considérer un biocapteur hautement efficace dans un contexte clinique. Le biocapteur doit (1) être très sensible à la présence de protéines de cellules cancéreuses, (2) produire un contraste marqué dans les signaux de sortie, (3) garantir une viabilité cellulaire élevée et (4) produire des résultats dans le court temps de lecture courant dans les applications cliniques. .

P-DBS a coché toutes les cases, avec une sensibilité raisonnable. La nouvelle technique a permis d'identifier la présence de cellules cancéreuses dans des échantillons qui étaient environ 74 % plus petits que la taille typique des groupes de cellules d'autres capteurs électriques de cellules cancéreuses. Le P-DBS a également surpassé de 58 % les autres capteurs de cancer électriques en termes de contraste de signal.

Ces résultats impressionnants peuvent être attribués à la spécificité de la protéine virale, dont les chercheurs ont démontré qu'elle s'assemblerait même sur le plus petit nombre de cellules cancéreuses du sein et indiquerait donc la présence d'un cancer même à ses premiers stades.

"La création de la plateforme de capteurs de matériaux 2D pilotés par les virus pourrait représenter une avancée significative dans la lutte contre le cancer du sein. Si les résultats sont confirmés par de futures études cliniques, ce capteur pourrait devenir un outil précis et précieux pour identifier le cancer du sein à ses premiers stades. ", a ajouté Loke.

Grâce à des recherches plus approfondies, il espère confirmer que le système P-DBS est largement applicable à différents types de cellules cancéreuses du sein. La plateforme innovante de biocapteurs pourrait être importante pour le diagnostic et la surveillance précoces du cancer, démontrant une voie prometteuse dans le domaine des capteurs biomoléculaires à l'échelle nanométrique.

Plus d'informations : Maria P. Meivita et al, Processus de complémentarité de forme pour les capteurs de cellules cancéreuses MCF-7 alimentés par M13 – PEG – WS2 et sensibles aux rafales ultracourtes, Nanoscale (2023). DOI :10.1039/D3NR03573E

Informations sur le journal : Nanoscale

Fourni par l'Université de technologie et de design de Singapour