Le dispositif microfluidique facilite la collecte de cellules rares

Bien que des informations vitales pour diagnostiquer et traiter une maladie puissent être obtenues en séparant des mélanges complexes de cellules, tels que ceux trouvés dans un échantillon sanguin, les chercheurs devront peut-être chercher des milliards d'autres cellules pour collecter des cellules rares, cellules ou cellules souches.
Sukant Mittal, une étudiante diplômée de la division des sciences de la santé et de la technologie (HST) de Harvard-MIT, explique:
"Vous cherchez essentiellement une aiguille dans une botte de foin."
L'étude de Mittal et de son équipe du MIT et du Massachusetts General Hospital (MGH), publiée dans le numéro du 21 février du Biophysical Journal, révèle qu'un nouveau dispositif microfluidique peut être utilisé pour isoler les cellules cibles beaucoup plus rapidement que les dispositifs actuels. Ce type de dispositif pourrait être utilisé pour personnaliser la médecine et pourrait être utilisé dans des applications telles que le diagnostic sur le lieu de soins.
Les autres chercheurs de l’étude sont le professeur William Deen, ingénieur chimiste au MIT, Mehment Toner, professeur de génie biomédical au MGH, au HMS et au HST, et Ian Wong, postdoc au MGH et à la Harvard Medical School (HMS).
Les scientifiques ont utilisé plusieurs méthodes pour trier les cellules en fonction des propriétés électriques, de la densité et des différences de taille. Cependant, les caractéristiques physiques des cellules pouvant différer considérablement, ces méthodes risquent de séparer les cellules à tort, ce qui entraîne un diagnostic erroné.
Les anticorps qui s'attachent à des molécules spécifiques sur les surfaces des cellules cibles constituent un moyen plus précis d'isoler les cellules, bien que cette méthode ne fonctionne que si les anticorps entrent en contact avec les cellules cibles. Cependant, comme les cellules se déplacent relativement rapidement, il est peu probable que cela se produise.
Wong a dit:

«Imaginez que vous êtes sur un pont au-dessus d’une rivière et que vous lancez un message dans une bouteille au milieu. Si la rivière se déplace très lentement, vous pourriez imaginer que la bouteille finira par dériver vers la rive et que quelqu'un pourra attrape-le. Mais si la rivière coule trop vite, alors la bouteille est balayée en aval sans jamais approcher les côtés. "

L'équipe a entrepris de résoudre ce problème, Wong a expliqué:

"Pouvons-nous diriger la bouteille vers la berge afin qu'elle puisse être attrapée?"
L'équipe a conçu un dispositif qui dirigerait le fluide vers le bas du canal au fur et à mesure qu'il circule afin de permettre aux anticorps d'entrer en contact avec les cellules. Une partie essentielle de leur appareil est l'utilisation d'une membrane souple à pores nanométriques, qui sépare deux microcanaux adjacents.

Les cellules entrent dans un canal particulier et, lorsqu'elles traversent ce canal, le fluide et les cellules sont rapidement attirés vers le diviseur poreux. Bien que le fluide puisse pénétrer dans l'autre canal, les cellules ne le peuvent pas. Une fois que les cellules atteignent la surface, elles commencent à rouler à un rythme suffisamment lent, ce qui leur permet de se lier aux anticorps et de se faire capturer, tout en continuant à rouler suffisamment rapidement pour maintenir le mouvement des autres cellules. Ce type de comportement de roulement est comparable à celui des cellules souches ou des globules blancs dans les zones d'infection et de blessure du corps.
L'une des applications possibles de ces dispositifs consiste à séparer les cellules cancéreuses des échantillons de sang des patients. Dans des études antérieures, l'équipe a démontré que le nombre de cellules tumorales circulantes dans le sang correspond à la réponse clinique au traitement que reçoit le patient, indiquant la possibilité de personnaliser les médicaments pour les personnes atteintes d'un cancer.
Toner a expliqué:

"Une validation et des tests considérables seront nécessaires avant que ce dispositif à un stade précoce puisse être déployé en clinique. Néanmoins, cette nouvelle approche pourrait permettre des opportunités diagnostiques et thérapeutiques intéressantes qui ne sont pas réalisables en utilisant les technologies existantes."

Écrit par Grace Rattue