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Une détection ultra sensible des cellules tumorales circulantes
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Des efforts technologiques ne cessent d’être déployés pour tenter de détecter les cellules rares dans un liquide biologique complexe tel que le sang et établir leur profil moléculaire en particulier dans le domaine du cancer. Une méthodologie prometteuse est la détection immunomagnétique de cibles d’intérêt marquées par des particules magnétiques, qui permet dans une grande mesure de s’affranchir de la préparation de l’échantillon, le bruit de fond magnétique des échantillons biologiques étant négligeable.
Des capteurs magnétiques basés sur la magnétorésistance géante ou l'effet Hall ont été développés pour mesurer de façon sensible des biomarqueurs solubles au sein de milieux biologiques complexes. Ces systèmes ont cependant été conçus pour détecter les particules magnétiques statiquement liées à la surface du capteur, d’où une capacité limitée pour analyser une cellule entière.
Une équipe américaine vient de développer une technologie à puce miniaturisée utilisant la microfluidique, le détecteur micro-Hall (µHD), qui peut screener rapidement et quantitativement des cellules individuelles dans des échantillons non transformés. Le système détecte les moments magnétiques de cellules en écoulement dans un canal microfluidique qui ont été immunomarquées par des nanoparticules magnétiques (MNPs). Le marquage et la soumission à un champ magnétique externe permettent en effet à chacune d’elle d’acquérir un moment magnétique directement proportionnel au nombre de biomarqueurs et au moment magnétique des nanoparticules. Les champs magnétiques résultant sont mesurés par des capteurs µHD.
L’ensemble de la technique est effectué sur une seule puce microfluidique, et 107 cellules par minute peuvent être traitées, sans étape de purification ni matériel coûteux ou encombrant, offrant ainsi la possibilité de diagnostics cellulaires sur place en clinique. La large gamme d’immunomarqueurs disponibles permet de détecter de nombreux marqueurs cellulaires d’intérêt clinique, ce qui fait du système µHall une plate-forme de diagnostic.
Les chercheurs testent le système µHD sur des lignées cellulaires de cancers épithéliaux humains, puis d’autres types de cancers, recherchant la surexpression des récepteurs HER2/neu, EGFR (facteur de croissance épidermique) et EpCAM, fréquemment associés au cancer. Le profil moléculaire est en bonne corrélation avec la cytométrie de flux et les reproductibilité et sensibilité de la détection sont meilleures, évitant en particulier les erreurs dues aux faux négatifs. Par ailleurs, la capacité de la méthode à détecter simultanément la présence de plusieurs marqueurs sur une même cellule est un élément crucial, validé sur des cellules de cancer du sein.
Pour confirmer l’intérêt clinique de cette technique, les chercheurs l’appliquent à la détection des cellules tumorales circulantes (CTCs) chez 20 patientes atteintes d’un cancer de l’ovaire, par rapport à 15 témoins sains. Dans cette étude, le µHD est comparé au standard clinique que constitue le système CellSearch (plus sensible que la cytométrie de flux conventionnelle). Ce dernier détecte des CTCs dans seulement 5 cas de cancer de l’ovaire avec une précision de 25 %. Le µHD en décèle chez toutes les patientes, montrant aussi la progression clinique et avec des comptages cellulaires plus élevés. Ces comptages sont également supérieurs en cas de maladie avancée qui n’est plus traitée ou en présence d’autres types de cancer agressif. Pour finir, la possibilité de suivre l’efficacité d’un traitement antitumoral est validée dans un modèle murin.
Au final, un marquage immunomagnétique et la microfluidique ont permis la mise au point d’un laboratoire sur puce d’utilité clinique capable de détecter rapidement et sans préparation de l’échantillon des cellules rares à partir d’un faible échantillon de sang et d’établir leur profil individuel.
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