Des ingénieurs de l’Université Johns Hopkins ont créé un nouvel outil optique qui pourrait améliorer l’imagerie du cancer. Leur approche, baptisée SPECTRA, utilise de minuscules nanosondes qui s’illuminent lorsqu’elles se fixent sur des cellules cancéreuses agressives, aidant ainsi les cliniciens à faire la distinction entre les cancers localisés et ceux qui sont métastatiques et ont le potentiel de se propager dans tout le corps.
« Nos résultats montrent que SPECTRA a un potentiel énorme pour la détection et l’imagerie du cancer », a déclaré le chef d’équipe Ishan Barman, professeur de génie mécanique à la Whiting School of Engineering. « Nous offrons aux cliniciens un outil plus puissant qui permet de détecter les cellules cancéreuses plus tôt et avec plus de précision que jamais auparavant. »
Les recherches de l’équipe apparaît dans Matériaux fonctionnels avancés.
Évolutif et plus rentable que les méthodes actuelles, SPECTRA s’appuie sur une combinaison inédite : la spectroscopie Raman, qui utilise la diffusion de la lumière laser pour fournir des informations détaillées sur les vibrations moléculaires, et l’origami ADN, qui consiste à plier l’ADN dans des formes spécifiques, comme dans l’art japonais du pliage de papier.
L’équipe a utilisé l’ADN plié comme support pour créer des nanoparticules plasmoniques disposées avec précision, des rapporteurs Raman (une molécule qui produit un signal fort lorsqu’elle est analysée par spectroscopie Raman) et des séquences d’ADN ciblant le cancer. Ces nanosondes multifonctionnelles ont ensuite été testées sur des cellules cancéreuses.
L’équipe a découvert que contrairement aux scanners CT ou IRM qui peuvent indiquer la présence d’une tumeur mais pas les signatures moléculaires spécifiques qui peuvent alerter les médecins d’une métastase actuelle ou imminente, SPECTRA se liait efficacement et systématiquement aux cellules métastatiques du cancer de la prostate DU145 et faisait même la différence entre celles-ci et les cellules non métastatiques.
De plus, les chercheurs ont sélectionné un rapporteur Raman, une molécule de signalisation, qui génère un signal actif et distinct dans une plage qui le fait ressortir clairement du fond du tissu normal, aidant les cliniciens à localiser plus précisément la maladie.
« C’est une conception intelligente qui améliore considérablement le signal Raman et qui est uniforme », a déclaré Swati Tanwar, membre de l’équipe et chercheur postdoctoral en génie mécanique. « Elle permet de distinguer les cellules cancéreuses agressives des cellules non agressives en fonction de l’intensité du signal. Dans une tumeur, si 10 % des cellules sont agressives et 90 % ne le sont pas, les 10 % restantes s’allumeront et donneront un signal très élevé. »
Tanwar a expliqué que chaque brin d’ADN dans l’échafaudage en origami possède une séquence unique et occupe une position spécifique dans la nanostructure en origami pliée. Cet agencement méticuleux a facilité la création de la nanosonde multifonctionnelle SPECTRA.
« La spectroscopie Raman est un outil d’identification des empreintes moléculaires », explique Lintong Wu, membre de l’équipe et doctorant en génie mécanique. « Les molécules peuvent sembler similaires à distance, mais grâce à la spectroscopie Raman, elles présentent des pics et des signaux différents sur l’ensemble du spectre. »
Plus d’information:
Lintong Wu et al., Nanosondes plasmoniques conçues par ADN Origami pour l’imagerie ciblée du cancer, Matériaux fonctionnels avancés (2024). DOI: 10.1002/adfm.202309929