Diagnostiquer les cancers mortels plus tôt avec un «laboratoire sur puce»

À l'heure actuelle, le diagnostic du cancer du poumon repose sur une biopsie invasive qui n'est efficace qu'après une tumeur supérieure à 3 cm ou même métastatique. Une détection précoce améliorerait considérablement les chances de survie des patients. Maintenant, une équipe de chercheurs développe un "laboratoire sur puce" qui promet de détecter le cancer du poumon - et peut-être d'autres cancers mortels - beaucoup plus tôt, en utilisant seulement une petite goutte de sang du patient.
Le test sanguin est peu invasif, peu coûteux et "offre une plate-forme générale pour la détection des exosomes des cellules cancéreuses".

dans le Société royale de chimie Le journal Yong Zeng, professeur adjoint de chimie à l’Université du Kansas, et ses collègues rapportent une étude révolutionnaire décrivant leur invention.

Pendant un certain temps, les scientifiques ont été enthousiasmés par l'idée de tester des biomarqueurs de maladies dans des "exosomes" - de petites vésicules ou des sacs de molécules que les cellules, y compris les cellules cancéreuses - libèrent de temps en temps. Lorsqu'ils les ont repérés pour la première fois, les chercheurs pensaient que les exosomes ne servaient qu'à éliminer les déchets cellulaires, mais ils savent maintenant qu'ils font aussi d'autres choses importantes, comme transporter des messages vers d'autres cellules proches et éloignées.

Le défi consiste toutefois à mettre au point une technologie suffisamment petite pour cibler et analyser le contenu des exosomes - principalement des acides nucléiques et des protéines - afin de trouver des biomarqueurs uniques de la maladie. En effet, les exosomes sont minuscules - environ 30 à 150 nanomètres (nm) de diamètre - beaucoup plus petits, par exemple, que les globules rouges.

Les méthodes actuelles de séparation et de test des exosomes nécessitent plusieurs étapes d'ultracentrifugation - une procédure de laboratoire longue et inefficace, comme l'explique le professeur Zeng:

"Il existe peu de technologies adaptées à un isolement efficace et à un profil moléculaire sensible des exosomes. Premièrement, les protocoles actuels d'isolement des exosomes prennent du temps et sont difficiles à standardiser. Deuxièmement, les analyses en aval conventionnelles sur les exosomes collectés sont lentes et nécessitent des échantillons, ce qui constitue un obstacle majeur au développement clinique des biomarqueurs exosomaux. "

Maintenant, en utilisant la technologie des microfluides, lui et ses collègues ont mis au point un laboratoire sur puce capable d'analyser le contenu d'exosomes ciblés et de détecter les premiers signes d'un cancer mortel. Ils l'ont déjà testé avec succès sur le cancer du poumon.

Le dispositif Lab-on-a-chip utilise des échantillons plus petits, est plus rapide, moins coûteux et plus sensible

Le nouvel appareil, qui utilise des échantillons beaucoup plus petits, promet de produire des résultats plus rapidement, à moindre coût, avec une meilleure sensibilité que les instruments de table conventionnels, comme l'explique le professeur Zeng:

"Un laboratoire sur puce réduit les pipettes, les tubes à essai et les instruments d'analyse d'un laboratoire de chimie moderne sur une plaquette de la taille d'une puce."

La technologie derrière l’appareil - connue sous le nom de microfluidique - est issue de la nouvelle électronique de semi-conducteurs et fait l’objet d’un développement intensif depuis les années 1990, ajoute-t-il:

"Essentiellement, il permet de manipuler avec précision des volumes de liquide minuscules jusqu’à un milliardième de litre ou moins pour réaliser de multiples fonctions de laboratoire, telles que la purification des échantillons, l’exécution de réactions chimiques et biologiques et la mesure analytique."

Contrairement au cancer du sein et du côlon, il n'existe pas d'outil de dépistage largement accepté pour le cancer du poumon, qui dans la plupart des cas est diagnostiqué pour la première fois sur la base de symptômes indiquant normalement que la fonction pulmonaire est déjà altérée.

Pour diagnostiquer le cancer du poumon, les médecins doivent effectuer une biopsie - retirer un morceau de tissu du poumon et l'envoyer à un laboratoire pour analyse moléculaire. Il est rarement possible de le faire dans les premiers stades, car les tumeurs sont trop petites pour être détectées lors des examens.

"En revanche, notre test sanguin est peu invasif, peu coûteux et plus sensible. Il convient donc au dépistage de grandes populations pour détecter les tumeurs à un stade précoce", explique le professeur Zeng, ajoutant que cette technique offre une plate-forme générale cellules cancéreuses. L’équipe a déjà utilisé l’appareil pour tester le cancer de l’ovaire et, en théorie, dit le professeur Zeng, elle devrait également s’appliquer à d’autres types de cancer.

"Notre objectif à long terme est de traduire cette technologie en investigation clinique de l'implication pathologique des exosomes dans le développement des tumeurs. Une telle connaissance permettrait de développer de meilleurs biomarqueurs prédictifs et une thérapie ciblée plus efficace pour améliorer les résultats cliniques", ajoute-t-il.

L'équipe a reçu des fonds supplémentaires de l'Institut national du cancer des Instituts nationaux de la santé pour développer davantage le laboratoire sur puce.

En mars 2013, Nouvelles médicales aujourd'hui appris comment une autre équipe de scientifiques développe un laboratoire sur puce qui est implanté sous la peau pour suivre les niveaux de substances dans le sang et transmettre les résultats sans fil à un smartphone ou à un autre appareil récepteur.

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