Grâce à une nouvelle technologie développée au MIT, diagnostiquer le most cancers du poumon pourrait devenir aussi easy que d#39inhaler des capteurs de nanoparticules, puis de faire un check d#39urine révélant si une tumeur est présente.
- Des capteurs inhalables pourraient permettre une détection précoce du cancer du poumon
- Des nanocapteurs peuvent être inhalés et produire un signal dans l'urine en cas de présence de protéines liées au cancer
- Cette technologie pourrait offrir un dépistage amélioré dans les pays à revenu faible ou intermédiaire sans accès généralisé aux tomodensitomètres
Le nouveau diagnostic repose sur des nanocapteurs pouvant être délivrés par un inhalateur ou un nébuliseur. Si les capteurs rencontrent des protéines liées au cancer dans les poumons, ils produisent un signal qui s’accumule dans l’urine, où il peut être détecté à l’aide d’une uncomplicated bandelette de examination en papier.
Cette approche pourrait potentiellement remplacer ou compléter l#39étalon-or actuel pour diagnostiquer le most cancers du poumon, la tomodensitométrie (TDM) à faible dose. Selon les chercheurs, cela pourrait avoir un influence particulièrement significatif dans les pays à revenu faible ou intermédiaire qui ne disposent pas d#39un accès généralisé aux tomodensitomètres.
« Partout dans le monde, le most cancers va devenir de plus en moreover répandu dans les pays à revenu faible ou intermédiaire. L#39épidémiologie du cancer du poumon à l#39échelle mondiale est qu#39il est dû à la air pollution et au tabagisme. de la technologie pourrait avoir un effect crucial », déclare Sangeeta Bhatia, professeure John et Dorothy Wilson de sciences et systems de la santé et de génie électrique et informatique au MIT, et membre de l#39Institut Koch pour la recherche intégrative sur le cancer et de l#39Institute for Health care. Ingénierie et sciences.
Bhatia est l#39auteur principal de l#39report, qui paraît aujourd#39hui dans Science Improvements. Qian Zhong, chercheur scientifique au MIT, et Edward Tan, ancien postdoctorant du MIT, sont les principaux auteurs de l#39étude.
Particules inhalables
Pour aider à diagnostiquer le most cancers du poumon le additionally tôt feasible, le groupe de travail américain sur les solutions de prévention recommande aux gros fumeurs de moreover de 50 ans de subir un scanner annuel. Cependant, tous les membres de ce groupe cible ne reçoivent pas ces analyses, et le taux élevé de fake positifs des analyses peut conduire à des exams inutiles et invasifs.
Bhatia a passé la dernière décennie à développer des nanocapteurs destinés au diagnostic du most cancers et d#39autres maladies. Dans cette étude, elle et ses collègues ont exploré la possibilité de les utiliser comme alternative moreover accessible au dépistage du most cancers du poumon par tomodensitométrie.
Ces capteurs sont constitués de nanoparticules polymères recouvertes d#39un rapporteur, tel qu#39un code-barres d#39ADN, qui est clivé de la particule lorsque le capteur rencontre des enzymes appelées protéases, qui sont souvent hyperactives dans les tumeurs. Ces rapporteurs finissent par s#39accumuler dans l#39urine et sont excrétés par le corps.
Les versions précédentes des capteurs, qui ciblaient d#39autres web-sites de most cancers tels que le foie et les ovaires, étaient conçues pour être administrées par voie intraveineuse. Pour le diagnostic du most cancers du poumon, les chercheurs souhaitaient créer une variation pouvant être inhalée, ce qui pourrait faciliter son déploiement dans des contextes à faibles ressources.
« Lorsque nous avons développé cette technologie, notre objectif était de fournir une méthode able de détecter le cancer avec une spécificité et une sensibilité élevées, et également d#39abaisser le seuil d#39accessibilité, afin que nous puissions, espérons-le, améliorer la disparité des ressources et l#39iniquité dans la détection précoce du cancer du poumon », » dit Zhong.
Pour y parvenir, les chercheurs ont créé deux formulations de leurs particules : une alternative qui peut être aérosolisée et administrée avec un nébuliseur, et une poudre sèche qui peut être administrée à l#39aide d#39un inhalateur.
Une fois que les particules atteignent les poumons, elles sont absorbées dans les tissus, où elles rencontrent les protéases éventuellement présentes. Les cellules humaines peuvent exprimer des centaines de protéases différentes, et certaines d’entre elles sont hyperactives dans les tumeurs, où elles aident les cellules cancéreuses à s’échapper de leur emplacement d’origine en coupant les protéines de la matrice extracellulaire. Ces protéases cancéreuses clivent les codes-barres d’ADN des capteurs, permettant ainsi aux codes-barres de circuler dans la circulation sanguine jusqu’à ce qu’ils soient excrétés dans l’urine.
Dans les variations antérieures de cette technologie, les chercheurs utilisaient la spectrométrie de masse pour analyser l’échantillon d’urine et détecter les codes-barres ADN. Cependant, la spectrométrie de masse nécessite un équipement qui pourrait ne pas être disponible dans les zones à faibles ressources. Pour cette version, les chercheurs ont donc créé un examination à flux latéral, qui permet de détecter les codes-barres à l#39aide d#39une bandelette de take a look at en papier.
Les chercheurs ont conçu la bandelette pour détecter jusqu#39à quatre codes-barres d#39ADN différents, chacun indiquant la présence d#39une protéase différente. Aucun prétraitement ou traitement de l#39échantillon d#39urine n#39est requis et les résultats peuvent être lus approximativement 20 minutes après l#39obtention de l#39échantillon.
dit Bhatia.
Diagnostic précis
Les chercheurs ont testé leur système de diagnostic sur des souris génétiquement modifiées pour développer des tumeurs pulmonaires similaires à celles observées chez l#39homme. Les capteurs ont été administrés 7,5 semaines après le début de la formation des tumeurs, un minute qui serait probablement en corrélation avec le cancer de stade 1 ou 2 chez l#39homme.
Dans leur première série d’expériences sur des souris, les chercheurs ont mesuré les niveaux de 20 capteurs différents conçus pour détecter différentes protéases. En utilisant un algorithme d’apprentissage automatique pour analyser ces résultats, les chercheurs ont identifié une combinaison de seulement quatre capteurs qui devraient donner des résultats de diagnostic précis. Ils ont ensuite testé cette combinaison sur un modèle murin et ont découvert qu’elle pouvait détecter avec précision les tumeurs pulmonaires à un stade précoce.
Pour une utilisation chez l#39homme, il est doable que davantage de capteurs soient nécessaires pour établir un diagnostic précis, mais cela pourrait être réalisé en utilisant plusieurs bandelettes de papier, dont chacune détecte quatre codes-barres ADN différents, disent les chercheurs.
Les chercheurs prévoient maintenant d#39analyser des échantillons de biopsies humaines pour voir si les panneaux de capteurs qu#39ils utilisent fonctionneraient également pour détecter les cancers humains. À in addition prolonged terme, ils espèrent réaliser des essais cliniques sur des sufferers humains. Une société appelée Sunbird Bio a déjà mené des essais de section 1 sur un capteur similaire développé par le laboratoire de Bhatia, destiné à diagnostiquer le cancer du foie et une forme d#39hépatite connue sous le nom de stéatohépatite non alcoolique (NASH).
Dans les régions du monde où l’accès au scanner est limité, cette technologie pourrait offrir une amélioration spectaculaire du dépistage du cancer du poumon, d’autant moreover que les résultats peuvent être obtenus au cours d’une seule visite.
La recherche a été financée par la Johnson Johnson Lung Cancer Initiative, le Howard Hughes Clinical Institute, la subvention de soutien (de base) du Koch Institute du National Cancer Institute et le Countrywide Institute of Environmental Wellness Sciences.
