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La plupart des tests utilisés par les médecins pour diagnostiquer un cancer – tels que la mammographie, la coloscopie et le scanner – sont basés sur l’imagerie. Plus récemment, les chercheurs ont également développé des diagnostics moléculaires capables de détecter des molécules spécifiques associées au cancer qui circulent dans les fluides corporels comme le sang ou l’urine.

Une nanoparticule de diagnostic

Les ingénieurs du MIT ont maintenant créé une nouvelle nanoparticule de diagnostic qui combine ces deux caractéristiques : elle peut révéler la présence de protéines cancéreuses par le biais d’un test urinaire, et elle fonctionne comme un agent d’imagerie, permettant de localiser la tumeur. En principe, ce diagnostic pourrait être utilisé pour détecter le cancer n’importe où dans le corps, y compris les tumeurs qui ont formé des métastases.

« Il s’agit d’un capteur à large spectre destiné à localiser à la fois des tumeurs primaires et leurs métastases. Il peut déclencher un signal urinaire et nous permettre également de visualiser l’emplacement des tumeurs », explique Sangeeta Bhatia.

Dans une nouvelle étude, Bhatia et ses collègues ont montré que ce nouveau type de diagnostic pouvait être utilisé pour surveiller la progression du cancer du côlon, y compris la propagation des tumeurs métastatiques aux poumons et au foie. À terme, ils espèrent qu’il pourra être développé pour devenir un test de routine du cancer qui pourrait être effectué chaque année.

Localiser les tumeurs

Au cours des dernières années, Bhatia a mis au point un système de diagnostic du cancer qui fonctionne en générant des biomarqueurs synthétiques facilement détectables dans l’urine. La plupart des cellules cancéreuses expriment des enzymes appelées protéases, qui les aident à s’échapper de leur emplacement d’origine en coupant les protéines de la matrice extracellulaire. Les nanoparticules de Bhatia, qui détectent le cancer, sont recouvertes de peptides qui sont clivés par ces protéases.

Lorsque ces particules rencontrent une tumeur, les peptides sont clivés et excrétés dans l’urine, où ils peuvent être facilement détectés. Dans les modèles animaux de cancer du poumon, ces biomarqueurs peuvent détecter la présence de tumeurs à un stade précoce ; toutefois, ils ne révèlent pas la localisation exacte de la tumeur ni si celle-ci s’est propagée au-delà de son organe d’origine.

Un diagnostic « multimodal »

S’appuyant sur leurs travaux antérieurs, les chercheurs du MIT ont voulu mettre au point ce qu’ils appellent un diagnostic « multimodal », capable d’effectuer à la fois un dépistage moléculaire (détection du signal urinaire) et une imagerie, afin de leur indiquer exactement où se trouvent la tumeur d’origine et les éventuelles métastases.

Pour modifier ces particules afin qu’elles puissent également être utilisées pour l’imagerie TEP, les chercheurs ont ajouté un traceur radioactif appelé cuivre-64. Ils les ont également enrobées d’un peptide qui est attiré par les environnements acides, comme le microenvironnement des tumeurs, afin d’inciter ces particules à s’accumuler sur les sites tumoraux. Une fois qu’elles atteignent une tumeur, ces peptides s’insèrent dans les membranes cellulaires, créant ainsi un signal d’imagerie fort au-dessus du bruit de fond.

De très bons résultats lors d’un test

Les chercheurs ont testé ces particules de diagnostic dans deux modèles murins de cancer du côlon métastatique, dans lesquels les cellules tumorales se déplacent et se développent dans le foie ou les poumons. Après un traitement par un médicament de chimiothérapie couramment utilisé pour traiter le cancer du côlon, les chercheurs ont pu utiliser à la fois le signal urinaire et l’agent d’imagerie pour suivre la réaction des tumeurs au traitement.

Les chercheurs ont également constaté que l’administration de cuivre-64 à l’aide de leurs nanoparticules présente un avantage par rapport à la stratégie généralement utilisée pour l’imagerie TEP. Le traceur TEP, appelé FDG, est une forme radioactive de glucose qui est absorbée par les cellules métaboliquement actives, y compris les cellules cancéreuses.

Cependant, le cœur génère un signal TEP brillant lorsqu’il est exposé au FDG, et ce signal peut masquer les signaux plus faibles des tumeurs pulmonaires voisines. L’utilisation des nanoparticules sensibles à l’acide pour accumuler le Cuivre-64 dans l’environnement de la tumeur permet d’obtenir une image beaucoup plus claire des tumeurs pulmonaires, ont découvert les chercheurs.

Vers le dépistage du cancer

Si son utilisation chez l’homme est approuvée, M. Bhatia pense que ce type de diagnostic pourrait être utile pour évaluer la réponse des patients au traitement et pour le suivi à long terme des récidives tumorales ou des métastases, en particulier pour le cancer du côlon. À plus long terme, elle espère que cette technologie pourra être utilisée dans le cadre d’un processus de diagnostic qui pourrait être administré périodiquement pour détecter tout type de cancer.

« Chaque année, vous pourriez faire un test d’urine dans le cadre d’un examen général. Une étude d’imagerie ne serait réalisée que si le test d’urine est positif, afin de déterminer l’origine du signal. Nous avons encore beaucoup de travail à faire sur le plan scientifique pour y arriver, mais c’est là que nous aimerions aller à long terme. », explique Bhatia.

Glympse Bio, une société cofondée par Bhatia, a réalisé des essais cliniques de phase 1 sur une version antérieure de ces particules de diagnostic urinaire et les a jugées sûres pour les patients.

Cette recherche a été publiée dans Nature Materials.

Source: MIT
Crédit photo : StockPhotoSecrets