Ces scientifiques de l’Université de Géorgie ont développé une technologie pour capturer les cellules tumorales, un dispositif microfluidique qui pourrait aider les chercheurs à mieux comprendre le cancer métastatique : le dispositif sépare les cellules tumorales circulantes (CTC) de l’échantillon de sang total. Un développement présenté dans la revue Lab on a Chip qui en permettant l'isolement des CTC du sang, offre une alternative peu invasive pour la compréhension, le diagnostic et le pronostic du cancer métastatique.
Car les CTC qui se détachent des tumeurs cancéreuses et circulent dans le sang, entraînent de nouvelles tumeurs métastatiques. Un échantillon typique de 7 à 10 millilitres de sang ne contient que quelques CTC qui se cachent parmi des millions de globules blancs. Avec les méthodes actuelles, il est difficile de disposer de suffisamment de CTC pour les étudier et les comprendre.
Les cellules tumorales en circulation sont difficiles à isoler
Dans un échantillon de quelques centaines de CTC, les cellules individuelles peuvent présenter de nombreuses caractéristiques spécifiques. Certaines ressemblent à des cellules de la peau alors que d'autres ressemblent à des cellules musculaires. Ces cellules peuvent également varier considérablement en taille. Pour isoler plus rapidement et efficacement ces cellules rares à des fins d'analyse, l’équipe a donc créé une nouvelle puce microfluidique qui capture presque chaque CTC dans un échantillon de sang soit plus de 99%des CTC de l’échantillon, un pourcentage considérablement supérieur à la plupart des technologies existantes.
Cette technique de « séparation cellulaire ferrohydrodynamique intégrée » (ou iFCS pour integrated ferrohydrodynamic cell separation) pourrait ouvrir un nouveau paradigme dans le traitement du cancer du sein, en permettant de capturer tous les sous-types de CTC et de déterminer quels sous-types sont les meilleurs marqueurs de progression ou de rechute de la maladie. Le dispositif permettra également aux médecins d'évaluer la réponse d'un patient à des traitements spécifiques de manière beaucoup plus précoce.
Comment « ça marche » ? Alors que la plupart des techniques de capture des cellules tumorales se concentrent sur l'identification et l'isolement des quelques CTC cachées dans l’échantillon de sang, l'iFCS adopte une approche complètement différente en éliminant tout élément de l'échantillon qui n'est pas une cellule tumorale en circulation. Le dispositif de la taille d'une clé USB, fonctionne en canalisant le sang par des canaux de diamètre inférieur à celui d'un cheveu humain. Pour préparer le sang en vue de l'analyse, l'équipe ajoute des billes magnétiques de la taille d'un micron aux échantillons. Les globules blancs de l'échantillon se fixent à ces billes. Lorsque le sang circule à travers le dispositif, des aimants situés en haut et en bas de la puce entraînent les globules blancs et leurs billes magnétiques dans un canal spécifique, tandis que les cellules tumorales en circulation continuent dans un autre canal. Le dispositif combine ainsi 3 étapes dans la puce microfluidique, ce qui représente un progrès par rapport aux technologies existantes qui nécessitent des dispositifs distincts pour les différentes étapes du processus :
- la première étape est un filtre qui élimine les gros débris dans le sang,
- la deuxième élimine les billes magnétiques et la majorité des globules blancs,
- la troisième concentre les globules blancs restants au milieu du canal et oriente les CTC sur les parois latérales (voir canal du haut sur visuel).
Le succès de ce dispositif intégré réside dans sa capacité à collecter presque toutes les CTC.
Un développement qui pourra aider considérablement la recherche sur le cancer en apportant des informations clés omises par les technologies actuelles d'enrichissement cellulaire.
Source: Lab on a Chip Tumor antigen-independent and cell size variation-inclusive enrichment of viable circulating tumor cells (Visuel UGA)
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