Pendant des siècles, les médecins ont utilisé leurs mains comme outils de diagnostic essentiels : ils exploraient les articulations et palpaient l'abdomen pour évaluer l'état de santé d'un individual. Souvent, un most cancers se manifeste par une grosseur ou une raideur inhabituelle dans un tissu ou un organe normalement rebondissant.
In addition récemment, la relation entre raideur et cancer a été documentée par des études biophysiques et des essais cliniques, notamment dans le most cancers du foie et du sein. Par exemple, la raideur est une des principales caractéristiques de la cirrhose du foie, qui peut évoluer vers un most cancers du foie.
Des chercheurs de l'Université de Stanford ont montré qu'une autre caractéristique biophysique connue sous le nom de viscoélasticité — pensez à la façon dont l'étirement d'une boule de Foolish Putty ou d'un morceau de pâte à suffering rencontre d'abord une résistance, puis une libération — est encore furthermore étroitement corrélée à cancer du foie que la raideur, en particulier chez les personnes atteintes de diabète de variety 2.
La distinction est importante auto les personnes atteintes de diabète de variety 2 sont deux à trois fois additionally susceptibles que les personnes non diabétiques de développer un most cancers du foie, qui survient souvent en l'absence de cirrhose. Les taux de most cancers du foie augmentent en partie parce que la prévalence du diabète augmente dans le monde entier, en particulier dans les communautés marginalisées où les choix alimentaires sains et les possibilités d'exercice régulier sont rares.
« C'est la première fois que le dogme de la rigidité matricielle comme principal prédicteur du most cancers du foie est remis en query », a déclaré le professeur de gastro-entérologie et d'hépatologie Natalie Torok, MD. « Les lignes directrices actuelles recommandent un dépistage systématique du most cancers du foie uniquement chez les personnes atteintes de cirrhose. En conséquence, de nombreuses personnes atteintes de diabète de type 2 ne sont pas du tout dépistées. Ces nouvelles découvertes ont des implications majeures non seulement pour le cancer du foie, mais également pour d'autres cancers pour lesquels le diabète est présent. un facteur de risque, notamment celui des cancers du sein.
Torok est l'auteur principal de l'étude, publiée en ligne le 31 janvier dans Nature. Le chercheur postdoctoral Weiguo Enthusiast, PhD, est l'auteur principal.
Torok et ses collègues ont collaboré avec des chercheurs du laboratoire du professeur agrégé de génie mécanique Ovijit Chaudhuri, PhD, pour étudier le rôle de la viscoélasticité dans le most cancers du foie dans des échantillons de people, des modèles animaux et des cellules cultivées en laboratoire dans un tissu de style Jell-O. échafaudage appelé hydrogel.
« Cette étude est la première sur le rôle de la viscoélasticité dans le cancer avec des données allant des modèles humains et murins aux études de society 3D in vitro et aux simulations informatiques », a déclaré Chaudhuri. « Cela établit définitivement le rôle de la viscoélasticité dans la development du most cancers du foie. »
L'étude a été soutenue par le programme SPARK de recherche translationnelle de Stanford Medicine et son accélérateur de médicaments innovants, des programmes complémentaires destinés à rationaliser le cheminement des découvertes prometteuses des laboratoires universitaires vers des purposes cliniques bénéficiant aux clients.
Check de rigidité
La raideur hépatique est mesurée de manière non invasive à l'aide de procedures d'imagerie appelées élastographie transitoire ou élastographie IRM impliquant un coussin vivid placé sur l'stomach. Les vibrations sont transmises de la sonde d'imagerie à l'organe l'onde de vibration se déplaçant à travers un milieu rigide diffère de celle se déplaçant à travers quelque selected de plus malléable. Les personnes présentant une raideur hépatique dépassant un certain seuil reçoivent un diagnostic de cirrhose du foie les directives actuelles recommandent qu'ils soient dépistés tous les 6 mois pour le most cancers du foie avec une échographie abdominale et des analyses de sang.
Les mesures telles que la rigidité proviennent de ce qu'on appelle la matrice extracellulaire – l'espace entre et autour des cellules d'un organe qui regorge de protéines, de sucres et de minéraux.
« Nos organes ne sont pas de simples amas de cellules », a déclaré Chaudhuri. « Les cellules existent dans un échafaudage appelé matrice extracellulaire qui leur apporte un soutien physique mais affecte également leur maturation, leur spécialisation et leur fonctionnement. »
Comme un professeur d'école primaire, la matrice fournit un cadre physique qui soutient et organise les cellules, les adoucit et les canalise pour créer harmonieusement un tissu fonctionnel. Lorsque la matrice est perturbée, les cellules cancéreuses ou précancéreuses de pomme pourrie se perdent moreover facilement, se propageant là où elles ne devraient pas diviser de manière incontrôlable ou se transformer en d'autres variations furthermore dangereuses d'eux-mêmes.
Les personnes atteintes de diabète présentent des niveaux élevés de ce que l’on appelle les produits finaux de glycation avancée, ou AGE. Les AGE surviennent lorsque la glycémie est mal contrôlée et que des niveaux élevés de molécules de sucre appelées glucose commencent à se glomérer sur les protéines voisines, notamment le collagène, un composant structurel clé de la matrice extracellulaire. (Les AGE sont également présents dans les aliments riches en protéines ou en matières grasses ou dans les aliments préparés à haute température comme la friture ou le grillage.)
Les chercheurs ont découvert que les échantillons de foie de personnes atteintes de diabète de sort 2 présentaient des niveaux d’AGE plus élevés et étaient in addition viscoélastiques – mais pas in addition rigides – que les échantillons de foie de personnes sans diabète de form 2. Un examen moreover approfondi des souris de laboratoire a montré que les animaux nourris avec un régime riche en AGE avaient des fibres de collagène additionally courtes et moins interconnectées dans la matrice extracellulaire du foie que celles trouvées chez les animaux nourris avec de la nourriture conventional.
Ensuite, les chercheurs ont étudié le comportement des cellules lorsqu’elles étaient cultivées en laboratoire dans un gel tridimensionnel pour imiter la framework de la matrice hépatique. Le bricolage des cellules situées à l’extérieur du corps leur a permis d’évaluer l’effet de divers changements sur leur croissance et leur comportement.
« Dans nos hydrogels methods, nous pouvons régler une propriété biophysique telle que la viscoélasticité ou la rigidité à la fois pour comprendre l'effect de chaque propriété sur les cellules », a déclaré Chaudhuri. « Nous avons vu qu'un changement de viscoélasticité à lui seul suffit à entraîner un comportement plus invasif dans les cellules. »
En particulier, les chercheurs ont noté qu'une matrice in addition viscoélastique favorise les changements dans la forme des cellules hépatiques et permet la formation de saillies invasives sur leurs membranes qui les aident à échapper aux barrières naturelles destinées à maintenir les cellules à leur juste location.
Changement de paradigme
Enfin, Torok et ses collègues sont allés in addition loin en disséquant une série de signaux cellulaires qui favorisent la development du most cancers du foie dans des circumstances viscoélastiques, notamment une protéine associée au cancer appelée YAP.
« C'est la première fois qu'il est prouvé que les changements dans la framework du collagène favorisent la viscoélasticité et la progression du most cancers du foie indépendamment de la rigidité », a déclaré Torok. « C'est un changement complet de paradigme qui pourrait expliquer le risque additionally élevé de most cancers du foie chez les personnes atteintes de diabète de type 2 et pourrait aider à sélectionner les personnes qui devraient subir un dépistage régulier du most cancers du foie. »
Heureusement, comme la rigidité, la viscoélasticité peut être évaluée de manière non invasive par élastographie IRM en modifiant quelques paramètres de fréquence de vibration et de mesure. Torok prévoit de lancer un essai clinique pour étudier in addition en détail la viscoélasticité, le diabète de form 2 et la progression du most cancers du foie.
« L'une des concerns majeures en médecine aujourd'hui est de savoir pourquoi les personnes atteintes de diabète et de stéatose hépatique sont si sujettes au most cancers du foie et remark nous pouvons y remédier », a déclaré Torok. « Nos recherches suggèrent que beaucoup plus de personnes, en particulier celles atteintes de diabète, devraient subir un dépistage du most cancers. Si nous le faisions, nous pourrions peut-être agir moreover tôt et sauver des vies. »
Chercheurs de l’Université Purdue l'Université Tsinghua de Pékin l'Université de Pittsburgh l'Université de Californie, Davis Collège de médecine Albert Einstein l'Université Keio de Yokohama et l'Université de Pennsylvanie ont contribué aux travaux.
L'étude a été financée par les National Institutes of Health (subventions R01DK083283, RO1CA277710, 1RO1AG060726, R37 CA214136, 1R01CA251155, 1R01CA204586 et 1R01GM126256) et par un prix Stanford SPARK.
