Nouveaux puces pièges des grappes de cellules tumorales migrantes


Nouveaux puces pièges des grappes de cellules tumorales migrantes

La grande majorité des décès par cancer se produisent à cause de la métastase - où les cellules cancéreuses se propagent et mettent en place des tumeurs secondaires dans d'autres parties du corps. Maintenant, un nouvel appareil qui capture des grappes très nombreuses de cellules cancéreuses migrantes promet d'ouvrir de nouvelles façons d'étudier les métastases.

Cluster-chip capture un cluster CTC fluorescent.

Crédit d'image: Mehmet Toner, BioMicroElectroMechanical Systems Resource Center à MGH

Une façon dont le cancer se propage de la tumeur primaire à d'autres parties du corps est lorsque les cellules tumorales se détachent et se déplacent dans la circulation sanguine. Ces cellules tumorales circulantes (CTC) sont très rares et se déplacent soit isolément, soit en grappes.

Les CTC simples se produisent généralement dans moins de 1 sur 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 nécessaires pour capturer ces cellules insaisissables et étudier leur rôle dans la métastase.

Il y a eu des progrès dans le développement de dispositifs qui capturent des CTC simples, ce qui a suscité un intérêt renouvelé pour la capture de grappes.

Une pierre d'achoppement dans le développement de la technologie a été de savoir comment cerner les grappes. Une façon qui a été essayée est de cibler des protéines ou des antigènes que les cellules portent sur leurs surfaces. Mais cela n'a pas été satisfaisant parce que les CTC ne donnent pas tous le même uniforme - il peut y avoir beaucoup de différence dans les types d'antigènes qu'ils portent.

Le nouveau dispositif - appelé Cluster-Chip - utilise la technologie microfluide pour cacher les CTC du sang total et non transformé.

Cluster-Chip est l'idée d'un groupe dirigé par Mehmet Toner, professeur de chirurgie à l'Hôpital général du Massachusetts (MGH) et de la Division de la santé et des sciences de Harvard-MIT à Boston, MA, qui affirme que leur nouvelle puce aidera à stimuler de nouvelles recherches Sur la biologie des grappes en CTC:

"C'est comme faire un ours dormant. Il pourrait vraiment réveiller le champ pour aller après les grappes et développer des technologies encore meilleures pour comprendre leur biologie dans la métastase du cancer".

Prof. Toner et ses collègues décrivent leur nouvelle puce, comment ils l'ont testé et découvert de nouveaux indices sur les grappes de CTC dans un article publié dans le journal Méthodes de la nature .

L'Institut national de l'imagerie biomédicale et de la bio-ingénierie (NIBIB), une partie des instituts nationaux de la santé, a aidé à financer l'étude.

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

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

Ils ont trouvé des grappes de CTC dans 30 à 40% des patients. Les grappes variaient de deux à 19 cellules en taille.

Prof. Toner dit que trouver des grappes de CTC dans ces nombreux patients est un «constat remarquable», montrant que les grappes sont plus fréquentes que ce que nous pensions.

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

L'échantillon de sang du patient se déplace lentement à travers la puce, qui comprend de nombreuses rangées de minuscules poteaux triangulaires disposés en trois afin que les deux postes entonnent les cellules vers la pointe d'un troisième poste.

Les particules cibles - les grappes de CTC - sont maintenues à la pointe par des balances finement réglées dans les forces fluides qui les tirent vers le bas dans le poteau dans des directions opposées. D'autres particules - telles que les CTC et les cellules sanguines simples - glissent facilement de chaque côté de la poste et continuent leur voyage.

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

L'équipe a testé l'efficacité du nouveau dispositif en utilisant des grappes CTC comprenant deux à 30 cellules marquées avec des marqueurs fluorescents. Ils ont compté le numéro que le périphérique a réussi à occuper et le nombre qui a traversé pas détecté.

Leurs résultats ont montré qu'à un débit sanguin de 2,5 ml / h, la puce a capturé 99% de grappes de CTC de quatre cellules ou plus, 70% de trois ou plus et 41% de 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'ils puissent être étudiés.

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

L'équipe a également comparé l'efficacité de la nouvelle puce à deux autres méthodes qui ont montré une bonne réussite dans la capture des grappes CTC: l'une basée sur un filtre et l'autre - que le Prof. Toner avait développé - utilisant également la technologie microfluide, mais pour cibler Antigènes de surface. Dans les deux cas, la nouvelle puce s'est avérée beaucoup plus efficace.

Les chercheurs concluent que leur nouveau dispositif - car il se concentre sur les propriétés structurales des grappes de CTC et non leur taille ou leur présence de protéines de surface - le rend bien adapté à la capture de grappes de CTC d'une gamme de types de cancer, en particulier ceux qui n'exercent jamais de protéines de surface - 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 chez moins de 5% des patients, leurs grappes de CTC contiennent des cellules immunitaires ainsi que des cellules cancéreuses. Cela pourrait-il être significatif dans les métastases? Directeur de la NIBIB Dr. Roderic I. Pettigrew note:

"Compte tenu du nombre croissant de thérapies contre le cancer qui s'engagent dans le système immunitaire, la capacité de surveiller les interactions des cellules immunitaires contre les tumeurs via le sang pourrait être d'une grande valeur".

Le Dr Pettigrew résume l'importance du nouveau dispositif:

On sait très peu de choses sur les grappes de CTC et leur rôle dans la progression et la métastase du cancer. Cette technologie unique présente une occasion passionnante de capturer ces groupes de cellules exceptionnellement rares pour une analyse plus approfondie d'une manière peu invasive. C'est le genre de technologie innovante qui pourrait avoir un très grand impact sur la recherche sur le cancer ".

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