Nanotechnologie et organoïdes: faire progresser la recherche sur le cancer du sein
Une meilleure compréhension de la biologie du cancer du sein est essentielle pour proposer une médecine personnalisée et développer des traitements plus efficaces. Spécialement conçus à partir des cellules tumorales d’une patiente, les organoïdes du cancer du sein offrent une reproduction précise du tissu mammaire et des tumeurs, dépassant les limites des cultures cellulaires traditionnelles en 2D. Cette avancée offre un modèle in vitro inestimable pour disséquer la biologie du cancer du sein et explorer de nouvelles voies de traitement. L’émergence de la technologie des organes sur puce a révolutionné l’étude des maladies in vitro et la découverte de médicaments. Ces micropuces imitent les structures des organes humains en organisant des cellules vivantes pour simuler les fonctionnalités des organes, y compris la complexité du tissu mammaire. Pour reproduire l’environnement physiologique dynamique des organes et faciliter les interactions entre les cellules, la technologie de la microfluidique joue un rôle essentiel.
Surveillance en temps réel des biomarqueurs dans les systèmes d’organes sur puce
L’objectif du projet BITFORM était d’améliorer les systèmes d’organes sur puce existants afin de découvrir des médicaments en introduisant un contrôle en temps réel des sécrétions biomoléculaires des cellules. Ces informations sont nécessaires lors de l’élaboration d’un modèle de maladie, pour le suivi des traitements, ainsi que pour les tests d’efficacité et de toxicité dans le cadre des processus d’approbation des nouveaux médicaments. L’étude a été entreprise avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie (MSCA) et a impliqué l’ingénierie d’une plateforme multimodules qui comprend un cancer du sein sur puce connecté à un module de biodétection pour détecter des biomarqueurs en temps réel. L’évaluation des cellules incluses dans les organes sur puce est traditionnellement réalisée par l’observation directe au microscope de molécules biologiques marquées. «BITFORM s’est appuyé sur un biocapteur optique sans marqueur offrant une détection très sensible des biomarqueurs du cancer du sein en temps réel», explique Miguel Holgado, chercheur principal MSCA.
Un écosystème de conception nouvelle pour le cancer du sein
L’équipe a spécifiquement conçu un écosystème de cancer du sein sur puce où le tissu de cancer du sein en 3D émergeait de la coculture de sphéroïdes de cellules de cancer du sein et de cellules épithéliales mammaires. Composé d’une puce fluidique pour un écoulement optimal des liquides et d’un module de détection physiologique pour le contrôle de l’oxygène, de la température et du pH dans le milieu de culture cellulaire, cet écosystème a favorisé la viabilité et la croissance de sphéroïdes en coculture sur de longues périodes. L’incorporation d’un biocapteur optique sans marqueur basé sur des nanopiliers résonnants a permis la détection simultanée de plusieurs biomarqueurs à faible concentration, dont l’interleukine 8 (IL-8). Cette technologie présente de meilleures capacités d’absorption de la lumière pour la détection de molécules à des concentrations infimes.
Améliorer la recherche et le développement de médicaments
Les modèles cellulaires ne parviennent que rarement à prédire fidèlement les réponses aux médicaments observées lors des essais cliniques ultérieurs. Face à l’augmentation de l’incidence des cas de cancer, il existe une demande pressante pour un système technique capable de prévoir avec précision la réaction de la tumeur d’une patiente aux médicaments anticancéreux. «Grâce à ses mesures en temps réel sans marqueur, la plateforme BITFORM peut contrôler jusqu’à 10 composés différents en un seul test, ce qui accélère le processus d’évaluation des médicaments anticancéreux», souligne Miguel Holgado. Miguel Holgado envisage un avenir encore plus sophistiqué, dans lequel un système multiplexé détectera 100 biomarqueurs et utilisera l’apprentissage automatique pour le traitement des données et les plans de traitement personnalisés. Grâce à sa simplicité, à son faible besoin en échantillons, à son faible gaspillage de médicaments et à sa rentabilité, cette plateforme pourrait transformer les tests de thérapie anticancéreuse.
Mots‑clés
BITFORM, cancer du sein, organe sur puce, organoïde, biocapteur optique, microfluidique, nanopilliers résonnants, interleukine 8