Une équipe de recherche au Japon, dirigée par Akira Yokoi de l'Université de Nagoya, a développé une technique innovante utilisant des feuilles de nanofibres de cellulose (CNF) dérivées de la cellulose du bois pour capturer des vésicules extracellulaires (VE) à partir d'échantillons de fluides et même d'organes pendant une intervention chirurgicale.
Les véhicules électriques sont de petites structures issues de cellules cancéreuses qui jouent un rôle crucial dans la communication de cellule à cellule. L’extraction et l’analyse des véhicules électriques à l’aide de cette nouvelle technologie ont le potentiel de révolutionner le diagnostic précoce du cancer et d’ouvrir la porte à une médecine personnalisée. Les chercheurs ont publié leurs résultats dans Nature Communications .
Le cancer est connu pour son mauvais pronostic et, dans de nombreux cas, n'est détecté qu'à un stade avancé, laissant aux patients des options de traitement limitées. La détection précoce du cancer à l’aide des VE et leur analyse fournissent des informations vitales sur l’état de la maladie et sa progression. Cela devrait aider les médecins à surveiller et à ajuster les plans personnalisés de traitement du cancer. Cependant, les chercheurs ont été limités dans leurs tentatives précédentes d'utilisation des véhicules électriques en raison de l'absence d'une stratégie d'isolement efficace.
Pour capturer les véhicules électriques, Yokoi et ses collègues ont utilisé des feuilles de CNF fabriquées à partir de cellulose de bois pour les extraire d'échantillons de fluide provenant de modèles de souris atteintes d'un cancer de l'ovaire. Le matériau ayant une nanostructure poreuse, la feuille absorbe le fluide contenant les EV dans ses pores et les ferme lors du séchage. Ils ont constaté que les feuilles capturaient et préservaient les véhicules électriques à partir d’aussi peu que dix microlitres de fluides corporels. En revanche, les méthodes standards actuelles, telles que l'ultra-centrifugation, prennent plus de temps et nécessitent des échantillons beaucoup plus gros.
"Nous avons développé la nanofibre de cellulose unique en appliquant une technologie de fabrication du papier et de déplacement de solvant", a déclaré Yokoi. "Les nanofibres de cellulose que nous utilisons sont un matériau de biomasse durable qui provient principalement des parois cellulaires du bois. Ces feuilles ont des propriétés attrayantes, telles qu'être légères, très résistantes et, surtout, facilement biodégradables."
Grâce à cette technique, les chercheurs ont réussi à extraire et analyser les véhicules électriques et les microARN (miARN) qu’ils contiennent à partir de modèles de cancer de l’ovaire chez la souris. Comme les miARN diffèrent entre les patients sains et malades, ils représentent un marqueur diagnostique idéal pour le cancer. L'équipe a également identifié des ensembles distincts de miARN dans les véhicules électriques collectés à partir des surfaces tumorales, dont certains ont diminué après l'ablation de la tumeur.
Suivre la présence ou l’absence de ces miARN pourrait constituer un moyen simple d’analyser l’efficacité du traitement, puis d’adapter le traitement en fonction de l’hétérogénéité de la tumeur. L'hétérogénéité est un problème courant dans lequel même dans une seule tumeur, les cellules cancéreuses ont des caractéristiques et des propriétés différentes.
La structure des feuilles est similaire à celle des gazes médicales, elles peuvent donc être facilement fixées et retirées même lorsqu'elles sont placées sur des organes pendant une intervention chirurgicale. Pour tester cela, le groupe a utilisé des organes humains récemment prélevés. Leur test réussi a révélé une découverte passionnante, car les EV à la surface de la tumeur présentaient des profils de miARN uniques par rapport au tissu tumoral.
"Les surfaces d'organes constituaient une sous-population EV non analysée auparavant, qui peut désormais être soumise à des évaluations biologiques", a déclaré Yokoi. "L'article du CNF permet d'obtenir des EV à partir de plusieurs sites du corps. Ensuite, en vérifiant les profils moléculaires de ces EV, nous pouvons suivre la progression de la maladie et adapter la sélection du meilleur médicament, contribuant ainsi à la médecine personnalisée."
Le Dr Takahiro Ochiya, membre du conseil d'administration de la Société internationale pour les vésicules extracellulaires et président de la Société japonaise pour les vésicules extracellulaires, est enthousiasmé par le potentiel de ces feuilles, déclarant :« L'analyse des exosomes à l'aide de feuilles CNF est une méthode extrêmement nouvelle et devrait avoir une variété d'applications, y compris des utilisations médicales. Nous espérons qu'il s'agira d'une avancée majeure qui apportera la connaissance des exosomes en tant que recherche médicale directement aux patients.
Cette recherche a de vastes implications, ouvrant la voie à l’analyse des véhicules électriques pendant la chirurgie, un domaine inexploré jusqu’à présent. Pour l'avenir, l'équipe de recherche s'engage à faire progresser les applications médicales des fiches EV pour diverses maladies, à améliorer la précision du diagnostic et à contribuer à l'avènement de l'ère de la médecine personnalisée.
Plus d'informations : L'analyse spatiale des exosomes à l'aide de feuilles de nanofibres de cellulose révèle l'hétérogénéité de l'emplacement des vésicules extracellulaires, Nature Communications (2023).
Informations sur le journal : Communications naturelles
Fourni par l'Université de Nagoya
