L’outil dispose de deux aiguilles nanoscopiques, ce qui signifie qu’il peut simultanément injecter et extraire un échantillon de la même cellule, élargissant ainsi ses utilisations potentielles. Et le haut niveau de semi-automatisation de la plateforme a considérablement accéléré le processus, permettant aux scientifiques d'extraire des données de beaucoup plus de cellules individuelles, avec une précision et une efficacité bien supérieures à ce qui était possible auparavant, selon l'étude.

Actuellement, les techniques d’étude des cellules individuelles les détruisent généralement, ce qui signifie qu’une cellule peut être étudiée avant ou après le traitement.

Cet appareil peut effectuer une « biopsie » d'une cellule vivante à plusieurs reprises au cours d'une exposition à un traitement contre le cancer, en prélevant de minuscules extraits de son contenu sans la tuer, permettant ainsi aux scientifiques d'observer sa réaction au fil du temps.

Au cours de l'étude, l'équipe multidisciplinaire, composée de biologistes et d'ingénieurs, a testé la résistance des cellules cancéreuses à la chimiothérapie et à la radiothérapie en utilisant le glioblastome (GBM) – la forme la plus mortelle de tumeur cérébrale – comme test, en raison de sa capacité à s'adapter. au traitement et à survivre.

Leurs conclusions sont publiées le 6 mars dans la revue Avancées scientifiques.

Percée significative

L'un des auteurs correspondants de l'article, le Dr Lucy Stead, professeur agrégé de biologie du cancer du cerveau à l'école de médecine de l'Université de Leeds, a déclaré : « Il s'agit d'une avancée significative. C'est la première fois que nous disposons d'une technologie qui nous permet réellement de surveillez les changements qui se produisent après le traitement, plutôt que de simplement les supposer.

« Ce type de technologie va fournir un niveau de compréhension que nous n'avons tout simplement jamais eu auparavant. Et cette nouvelle compréhension et cette nouvelle compréhension mèneront à de nouvelles armes dans notre arsenal contre tous les types de cancer. »

Elle a ajouté : « Le GBM est le cancer qui a le plus besoin de ces nouvelles armes car en 20 ans, il n’y a eu aucune amélioration de la survie dans cette maladie.

« Il est très en retard et nous pensons que cela est dû à la nature hautement « plastique » de ces tumeurs, à leur capacité à s'adapter au traitement et à y survivre.

« C'est pourquoi il est si important que nous puissions observer et caractériser dynamiquement ces cellules à mesure qu'elles changent, afin de pouvoir tracer le voyage que ces cellules peuvent emprunter, et ensuite trouver des moyens de les arrêter à chaque instant. Nous ne pouvions tout simplement pas le faire. cela avec les technologies dont nous disposions.

Transformateur

Le Dr Stead dirige le groupe de recherche sur la génomique du gliome à l'Institut de recherche médicale de Leeds de l'hôpital St James, qui se concentre sur la guérison des tumeurs cérébrales GBM. Elle a ajouté : « Cette technologie pourrait être révolutionnaire pour ce cancer particulier, nous aidant enfin à identifier des traitements efficaces pour cette terrible maladie incurable. »

La recherche a été principalement financée par The Brain Tumor Charity, qui compte l’ancien footballeur de Leeds Dominic Matteo parmi ses partisans de premier plan. Matteo n'avait pas de GBM mais a subi une intervention chirurgicale pour enlever une tumeur au cerveau en 2019.

Le Dr Simon Newman, directeur scientifique de The Brain Tumor Charity, a déclaré : « Nous savons que les cellules de glioblastome réagissent différemment au traitement, développant souvent une résistance au traitement qui conduit à une récidive. Le développement de cette nouvelle technologie, qui peut extraire des échantillons de cellules tumorales cultivées dans le laboratoire avant et après le traitement donnera un aperçu unique de la façon dont la résistance aux médicaments peut se développer et conduire à la repousse des tumeurs.

« Nous espérons que ce travail important, financé par The Brain Tumor Charity, améliorera nos connaissances sur ces tumeurs cérébrales complexes et nous permettra de trouver de nouveaux traitements plus efficaces – un besoin si urgent pour les personnes confrontées à cette maladie dévastatrice. »

Collaboratif

L'étude était le fruit d'une collaboration entre des chercheurs du Bragg Center for Materials Research de Leeds ; École de génie électronique et électrique de Leeds ; L'Institut de recherche médicale de Leeds et l'Institut Earlham de Norwich, qui ont étudié des cellules GBM uniques sur une période de 72 heures.

Ils ont utilisé la plateforme nanochirurgicale, bien trop petite pour être manipulée à la main. Les minuscules aiguilles sont contrôlées avec précision par un logiciel robotique pour les mettre en place dans les cellules de la boîte de Pétri. La deuxième aiguille de la nanopipette joue un rôle fondamental dans le contrôle de l'équipement.

L'appareil permet aux scientifiques de prélever des échantillons à plusieurs reprises afin d'étudier la progression de la maladie dans une cellule individuelle. De nombreuses recherches en biologie moléculaire sont menées sur des populations de cellules, donnant un résultat moyen qui ignore le fait que chaque cellule est différente.

Certaines cellules meurent pendant le traitement, mais d’autres survivent. La clé pour trouver un remède est de comprendre ce qui permet à une cellule de survivre et ce qui arrive à celles qui meurent.

Une précision sans précédent

L'auteur principal, le Dr Fabio Marcuccio, associé de recherche à la Faculté de médecine de l'Imperial College de Londres, qui a mené la recherche à Leeds, a déclaré : « Notre appareil permet d'étudier la façon dont les cellules cancéreuses du cerveau s'adaptent au traitement au fil du temps, avec une précision sans précédent. Cet outil fournira des données qui pourraient conduire à des améliorations significatives dans le traitement et les pronostics du cancer.

Il a ajouté : « Ce travail est le résultat d'un effort de collaboration avec mes collègues et co-dirigeants, le Dr Chalmers Chau, chercheur en bionanotechnologie à l'école d'ingénierie électronique et électrique de Leeds, et le Dr Georgette Tanner, anciennement de Leeds, maintenant bioinformaticien à Oxford Nanopore Technologies, dont les contributions ont été fondamentales à la conception expérimentale et à l'analyse des données. Cela démontre l'importance de créer une équipe interdisciplinaire pour relever les plus grands défis de notre époque.

La plasticité des cellules cancéreuses – la capacité des cellules à modifier leur comportement – ​​est l’un des plus grands défis du traitement du cancer car elle reste mal comprise. Les cellules cancéreuses GBM sont particulièrement « plastiques » : elles peuvent s’adapter très rapidement, ce qui les aiderait à développer une résistance à la radiothérapie et à la chimiothérapie. Apprendre comment ces cellules s’adaptent, et par la suite comment nous pouvons les bloquer, pourrait empêcher la récidive du cancer, ce qui arrive presque toujours avec le GBM.

Camilla Hawkins, une ergothérapeute de Londres, a reçu un diagnostic de GBM en août 2022. L'homme de 55 ans a déclaré : « Toute découverte, comme celle-ci, qui pourrait aider à éclairer de nouveaux traitements, doit être la bienvenue. la vie vaut la peine d'être vécue, même lorsque le pronostic est terminal. »

D'une importance cruciale

L'autre auteur correspondant et co-directeur, le Dr Paolo Actis, professeur agrégé de bio-nanotechnologie à l'école de génie électronique et électrique de Leeds, travaille sur l'outil de nanobiopsie depuis environ 15 ans et a déclaré ses nouvelles capacités, par rapport à sa portée d'origine. , offrait des « avantages remarquables ».

Il a ajouté : « Les cellules cancéreuses qui ne sont pas tuées par la chimiothérapie sont celles qui font repousser le cancer et entraînent la mort.

« Notre outil peut identifier ces cellules et nous pouvons désormais effectuer des biopsies sur elles afin de pouvoir étudier spécifiquement comment celles qui survivent au traitement ont changé.

« C'est d'une importance cruciale car plus nous pouvons comprendre comment les cellules changent, plus nous pouvons développer de médicaments pour les empêcher de s'adapter. »

Le Dr Stead a déclaré que des recherches supplémentaires devaient être menées, en utilisant cette technologie sur beaucoup plus d'échantillons en laboratoire et chez l'homme, mais qu'elles avaient déjà fourni des informations extrêmement précieuses.

Un financement supplémentaire a été fourni par UK Research and Innovation et la Commission européenne.