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Self-Healthcare for breast cancer detection using an INtegrated paper-based Electrochemical device

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Le dispositif portable pour un diagnostic rapide du cancer du sein

Quand les femmes reçoivent un diagnostic de cancer du sein, il est souvent trop tard pour leur proposer un traitement efficace. SHINE a réalisé la validation de principe d’un dispositif de diagnostic portable à faible coût, qui détecte les mutations de l’ADN dans le sang et peut être utilisé par des non spécialistes et dans des régions qui ne disposent que de ressources limitées.

Santé

La mammographie, la référence absolue pour le dépistage du cancer du sein, est le seul test permettant de réduire le nombre de décès. Toutefois, il est moins sensible pour les poitrines plus denses qui sont également plus à risque. En outre, il n’est également disponible que pour les femmes âgées de plus de 40 ans. D’autres méthodes de diagnostic comme l’imagerie par résonance magnétique (IRM), la biopsie et la scintigraphie, sont peu pratiques et dépendent d’une analyse en laboratoire, et ne sont donc pas adaptées pour un dépistage de routine. De plus, la rareté des ressources médicales et des spécialistes dans les pays à faibles et moyens revenus rend ces options non viables. Le projet SHINE, soutenu par les Actions Marie Skłodowska-Curie, a développé une validation de principe pour un dispositif portable à base de papier utilisant la microfluidique électrochimique, capable de détecter rapidement le cancer du sein à partir d’une goutte de sang. «La biopsie liquide a été classée par le Forum économique mondial comme l’une des dix meilleures technologies émergentes en 2017. Pour exploiter ce potentiel, nous souhaitons que notre dispositif au lieu d’intervention, SHINE, soit accessible aux non spécialistes, comparable en termes de simplicité au glucomètre utilisé pour le diabète. En d’autres termes, les femmes pourront effectuer un examen médical plus tôt», explique Arben Merkoçi, coordinateur du projet, de l’Institut catalan de nanosciences et de nanotechnologie, l’hôte du projet.

L’espoir pour les biopsies liquides

La détection de mutations de l’ADN et de l’ARN à partir d’échantillons sanguins, connue comme la biopsie liquide, ouvre la voie à de nouveaux diagnostics. Tirant parti de la biologie moléculaire, des nanomatériaux, de la nanotechnologie de l’ADN et de l’électronique imprimée, SHINE a développé une plateforme de diagnostic électrochimique. Afin de produire un prototype, des modèles en cire ont été imprimés sur du papier filtre en recourant à une imprimante de cire. Un système à trois électrodes a ensuite été sérigraphié en utilisant de l’encre Ag/AgCl pour l’électrode de référence et de l’encre graphite pour l’électrode de travail et la contre-électrode. Pour permettre aux électrodes de détecter les substances chimiques de l’ADN/ARN à de faibles concentrations, des nanoparticules d’or ont été déversées sur les zones de travail de ces électrodes. Les sondes ADN, qui détectent la séquence mutée, ont été fixées sur des bandes de papier. La plateforme a été testée en utilisant du sang contenant un brin d’ADN portant la mutation H1047R associée au cancer du sein, et a évalué deux approches: signal OFF et signal ON. Avec le signal OFF, la sonde est marquée par des substances électrochimiques appelées médiateurs redox. Lorsque la séquence mutante est reconnue, le signal électrochimique diminue. Avec l’approche du signal ON, un médiateur redox est ajouté uniquement après que la mutation est reconnue par la sonde, après quoi l’électrode adsorbe plus de médiateurs redox et le signal augmente. «La sensibilité de la plateforme vis-à-vis des substances chimiques cibles a été calculée pour proposer une limite de détection de six nanomolaires, conformément aux approches telles que ELISA, mais qui n’est pas aussi sensible que les procédures PCR chronophages», explique Stefano Cinti, le chercheur principal. Les résultats ont été publiés dans la revue «Analytical Chemistry».

Pour une médecine personnalisée au lieu d’intervention

Selon l’Organisation mondiale de la santé, 2,3 millions de femmes ont reçu un diagnostic de cancer du sein en 2020, dont 685 000 sont décédées. Avec 7,8 millions de femmes diagnostiquées avec un cancer du sein au cours des cinq dernières années encore en vie à la fin de 2020, il s’agit du cancer le plus répandu. Pour faire reculer cette maladie, il faut la détecter rapidement et suffisamment tôt pour la guérir. «SHINE nous rapproche du jour où tout le monde, partout, pourrait détecter des malignités à la maison, ce qui représente un intérêt particulier pour les personnes situées dans des régions isolées. Cette technologie pourrait offrir de nouvelles opportunités pour des soins personnalisés», conclut Arben Merkoçi. La prochaine étape du projet consiste à sécuriser un investissement afin de financer les essais cliniques.

Mots‑clés

SHINE, diagnostic, cancer du sein, dépistage, soins personnalisés, médiateur redox, ADN, ARN, sonde, électrode, nano

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