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Une nouvelle puce piège des grappes de cellules tumorales en migration

La grande majorité des décès par cancer sont dus à des métastases - où les cellules cancéreuses se propagent et installent des tumeurs secondaires dans d’autres parties du corps. Maintenant, un nouveau dispositif qui capture de très rares groupes de cellules cancéreuses en migration promet d’ouvrir de nouvelles voies pour étudier les métastases.
La puce de grappe capture un cluster CTC marqué par fluorescence.
Crédit d'image: Mehmet Toner, BioMicroElectroMechanical Systems Resource Center chez MGH

Une des façons dont le cancer se propage de la tumeur primaire aux autres parties du corps est lorsque les cellules tumorales se détachent et voyagent dans la circulation sanguine. Ces cellules tumorales circulantes (CTC) sont très rares et voyagent seules ou en grappes.

Les CTC uniques se produisent généralement dans moins de 1 milliard de cellules. On pense que les grappes de CTC sont encore plus rares.

Cependant, alors que nous connaissons les grappes de CTC depuis des décennies, les chercheurs n’ont pas eu les outils pour capturer ces cellules insaisissables et étudier leur rôle dans les métastases.

Des progrès ont été réalisés dans la mise au point d’appareils qui capturent des CTC uniques, ce qui a suscité un regain d’intérêt pour la saisie de grappes.

Un obstacle à la mise au point de la technologie a été la façon de piéger les grappes. L'une des méthodes utilisées consiste à cibler les protéines ou les antigènes que les cellules portent sur leurs surfaces. Mais cela ne s'est pas avéré satisfaisant car tous les CTC ne portent pas le même uniforme - les types d'antigènes qu'ils portent peuvent être très différents.

Le nouveau dispositif, appelé Cluster-Chip, utilise la technologie des microfluides pour piéger les CTC du sang total non traité.

Cluster-Chip est le fruit d'un groupe dirigé par Mehmet Toner, professeur de chirurgie au Massachusetts General Hospital (MGH) et à la division des technologies de la santé et des sciences de Harvard-MIT à Boston, qui affirme que leur nouvelle puce aidera à lancer de nouvelles recherches. sur la biologie des grappes de CTC:

"C'est comme piquer un ours qui dort. Cela pourrait vraiment réveiller le terrain pour aller chercher des grappes et développer des technologies encore meilleures pour comprendre leur biologie dans les métastases du cancer."

Le professeur Toner et ses collègues décrivent leur nouvelle puce, la façon dont ils l'ont testée et ont découvert de nouveaux indices sur les grappes de CTC dans un article publié dans la revue. Méthodes Nature.

L’Institut national d’imagerie biomédicale et de génie biologique (NIBIB), qui fait partie des National Institutes of Health, a contribué au financement de l’étude.

Les grappes de CTC peuvent être plus courantes qu'on ne le pensait

L'équipe a utilisé la nouvelle puce pour capturer et analyser les grappes de CTC de 60 patients atteints de cancers du sein, de la prostate et du mélanome métastatiques.

Ils ont trouvé des grappes de CTC chez 30 à 40% des patients. La taille des grappes variait de deux à 19 cellules.

Selon le professeur Toner, la recherche de grappes de CTC chez de nombreux patients est une «constatation remarquable», montrant que les grappes sont plus courantes que prévu.

La puce utilise la technologie des microfluides - où les flux de minuscules courants de fluide à travers la structure de la puce sont manipulés et équilibrés de manière précise afin de maintenir les particules cibles en place et de laisser passer les particules non ciblées.

L'échantillon de sang du patient traverse lentement la puce, qui comprend de nombreuses rangées de minuscules poteaux triangulaires disposés par trois, de sorte que deux poteaux entonnent les cellules vers l'extrémité d'un troisième poteau.

Les particules cibles - grappes de CTC - sont maintenues à la pointe par des équilibres finement ajustés dans les forces de fluide les tirant dans le poteau dans des directions opposées. D’autres particules, telles que les CTC et les cellules sanguines, glissent facilement de chaque côté du poteau et poursuivent leur route.

La puce a capté 99% des grappes de CTC de quatre cellules ou plus

L'équipe a testé l'efficacité du nouveau dispositif en utilisant des grappes de CTC comprenant deux à 30 cellules marquées avec des marqueurs fluorescents. Ils ont compté le nombre que l'appareil a réussi à piéger et le numéro qui a été transmis sans être détecté.

Leurs résultats ont montré qu'à un débit sanguin de 2,5 ml / h, la puce capturait 99% des grappes de CTC de quatre cellules ou plus, 70% de trois ou plus, et 41% des grappes à deux cellules.

Une autre mesure de l'utilité d'un tel dispositif est la mesure dans laquelle le mécanisme de capture détruit ou maintient l'intégrité des cellules afin qu'elles puissent être étudiées.

Les chercheurs notent comment ils ont comparé les grappes de CTC avant et après la capture et ont conclu que le dispositif n’avait pas endommagé leur intégrité globale.

L’équipe a également comparé l’efficacité de la nouvelle puce avec deux autres méthodes qui ont montré un certain succès dans la capture des grappes de CTC: l’une basée sur un filtre et l’autre développée par Prof. Toner, utilisant également la technologie microfluide, mais pour cibler antigènes de surface. Dans les deux cas, la nouvelle puce s'est révélée nettement plus efficace.

Les chercheurs concluent que leur nouveau dispositif, car il se concentre sur les propriétés structurelles des amas de CTC et non sur leur taille ou la présence de protéines de surface, le rend bien adapté à la capture de grappes de CTC provenant tels que le mélanome - et ceux qui perdent des protéines de surface.

L'équipe a également fait d'autres découvertes. Par exemple, ils ont trouvé moins de 5% des patients, leurs groupes de CTC contenaient des cellules immunitaires ainsi que des cellules cancéreuses. Cela pourrait-il être significatif dans les métastases? Le directeur du NIBIB, le Dr Roderic I. Pettigrew note:

"Étant donné le nombre croissant de thérapies contre le cancer qui impliquent le système immunitaire, la capacité de surveiller les interactions entre les cellules immunitaires et les tumeurs via le sang pourrait être très utile."

Dr. Pettigrew résume la signification du nouvel appareil:

"On en sait très peu sur les grappes de CTC et leur rôle dans la progression et la métastase du cancer. Cette technologie unique offre une opportunité excitante de capturer ces groupes de cellules exceptionnellement rares pour des analyses ultérieures de manière peu invasive.C'est le genre de technologie révolutionnaire qui pourrait avoir un impact très important sur la recherche sur le cancer. "

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