Ce kit de diagnostic innovant utilise une détection basée sur la fluorescence pour atteindre une précision de 90 % dans l'identification du cancer de la vessie à un stade précoce.
Étude: Diagnostic du cancer de la vessie à un stade précoce via des échantillons d'urine non traités au point d'intervention. Crédit d’image : Orawan Pattarawimonchai/Shutterstock.com
Dans une étude récente publiée dans Génie biomédical naturelune équipe de recherche de la République de Corée a exploré un nouveau système de diagnostic permettant de détecter le cancer de la vessie à un stade précoce à l'aide d'échantillons d'urine non traités.
L'étude a montré que l'appareil utilise un système à deux couches et des particules flottantes pour envoyer des signaux fluorescents, éliminant ainsi le besoin de préparation d'échantillons et en faisant une option prometteuse pour la détection précoce du cancer de la vessie à domicile.
Sommaire
Arrière-plan
Le cancer de la vessie est l’une des formes de cancer les plus répandues à l’échelle mondiale et se caractérise par des taux de récidive et de progression élevés. Un diagnostic précoce, en particulier lors des stades non invasifs sur le plan musculaire, est crucial car il améliore considérablement les résultats de survie.
Cependant, les méthodes de diagnostic actuelles, telles que la cystoscopie et la cytologie urinaire, sont invasives, coûteuses et nécessitent un personnel spécialisé. De plus, ces approches manquent souvent de sensibilité pour une détection précoce et sont souvent affectées par l’hétérogénéité des échantillons d’urine.
Plusieurs méthodes de diagnostic non invasives basées sur l’urine, notamment des tests moléculaires et enzymatiques, ont vu le jour ces derniers temps. Cependant, ces méthodes nécessitent souvent un prétraitement des échantillons ou ne parviennent pas à maintenir la précision de la détection des biomarqueurs à de faibles concentrations, en particulier dans les échantillons complexes comme ceux présentant une hématurie.
Ce besoin non satisfait d’un outil de diagnostic au point de service sensible, spécifique et convivial souligne l’urgence de développer des systèmes accessibles pour la détection et la surveillance précoces du cancer de la vessie.
L'étude actuelle
Dans la présente étude, l'équipe a développé et validé un dispositif de diagnostic utilisant un système biphasique contenant des particules organogel flottantes, fabriquées en mélangeant des composés de faible poids moléculaire avec des milieux organiques pour détecter le cancer de la vessie à un stade précoce à partir d'échantillons d'urine non traités.
Ils ont appelé le test le messager organogel orthogonal à bio-interférence ou BLOOM à flottabilité élevée.
Le système impliquait la dégradation enzymatique de films bigel à base d’acide hyaluronique contenant des particules organogel.
Lors de leur dégradation par la hyaluronidase urinaire, un biomarqueur du cancer de la vessie, les particules d'organogel flottantes flotteraient jusqu'à la couche d'huile, libérant des colorants fluorescents solvatochromes. Les colorants solvatochromiques changent de couleur lorsqu'ils sont dissous dans différents solvants.
La préparation de l'organogel impliquait l'émulsification du colorant rouge du Nil, de l'acide oléique et de l'acide 12-hydroxystéarique dans du toluène, suivie d'un refroidissement pour former des particules uniformes et auto-flottantes.
Ces particules ont été incorporées dans des hydrogels d’acide hyaluronique réticulé à l’aide de glutaraldéhyde. Ces films bigel ont été optimisés pour la stabilité et la sensibilité aux faibles concentrations de hyaluronidase en ajustant la densité de réticulation.
Pour l’application diagnostique, les chercheurs ont ajouté les échantillons d’urine non traités à la surface recouverte de bigel, suivis d’une couche d’huile de dodécane pour former le système biphasique. Le signal de fluorescence généré par l'organogel dissous dans la phase huileuse a été mesuré.
En outre, la validation clinique du dispositif a été réalisée à l'aide de 105 échantillons d'urine, notamment ceux provenant de patients atteints d'un cancer de la vessie, d'individus souffrant d'autres affections génito-urinaires et de témoins sains.
L’appareil a ensuite été testé à l’aide d’un lecteur de fluorescence portable et peu coûteux basé sur un smartphone. Cela a minimisé le besoin d’infrastructure de laboratoire, permettant une utilisation potentielle à domicile.
Résultats
L'étude a démontré que le nouveau système de diagnostic a identifié efficacement le cancer de la vessie, y compris les cas à un stade précoce, avec une sensibilité et une spécificité élevées.
En utilisant des échantillons d'urine non traités, le système a atteint une précision d'environ 90 % dans un essai clinique impliquant 105 participants, parmi lesquels des patients atteints d'un cancer de la vessie, des individus souffrant d'autres affections génito-urinaires et des témoins sains.
La capacité de l'appareil à détecter l'activité de la hyaluronidase, un biomarqueur clé du cancer de la vessie, a été confirmée même dans des échantillons de compositions complexes, tels que ceux contenant du sang, provenant de patients atteints d'hématurie.
De plus, le système biphasique s’est avéré stable pour maintenir la clarté du signal en séparant spatialement le signal fluorescent des composants de l’urine susceptibles d’interférer avec la détection.
De plus, l’analyse de la courbe caractéristique de fonctionnement du récepteur a indiqué que l’appareil présentait de solides performances diagnostiques pour les cancers à un stade précoce. De plus, il a différencié de manière fiable les cas de cancer de la vessie non invasif sur le plan musculaire (NMIBC) des témoins sains et d'autres affections génito-urinaires, qui sont souvent ignorées par les outils de diagnostic existants.
Comparé au test NMP22 ou Nuclear Matrix Protein 22 approuvé par la Food and Drug Administration (FDA), le nouveau système a montré une sensibilité significativement plus élevée, en particulier pour les cas NMIBC et à un stade précoce.
L'appareil a également surmonté les défis posés par l'hématurie et a fourni des résultats précis quelle que soit la teneur en sang des échantillons.
De plus, l'intégration d'un lecteur de fluorescence sur smartphone a encore validé le caractère pratique du système, permettant des tests peu coûteux, cohérents et conviviaux.
Ces résultats suggèrent que le système BLOOM est un outil prometteur pour le dépistage non invasif et à domicile du cancer de la vessie et la détection précoce et pourrait combler les lacunes critiques des approches diagnostiques existantes.
Conclusions
Pour résumer, l’équipe de recherche a développé un outil de diagnostic sensible, spécifique et convivial pour le cancer de la vessie, permettant une détection précoce à l’aide d’échantillons d’urine non traités.
Le système biphasique, associé à un lecteur de fluorescence sur smartphone, offre une solution accessible et abordable pour les tests à domicile.
De plus, en s'attaquant aux limites des méthodes existantes, telles que l'interférence de l'hématurie et la faible sensibilité des biomarqueurs, cette innovation représente une avancée significative dans le diagnostic non invasif du cancer.
