Les décès dus au cancer du poumon ont diminué dans les pays développés grâce à une détection précoce, permettant des traitements curatifs rapides. Cependant, le cancer du poumon entraîne toujours des taux de mortalité élevés dans les pays à revenu faible ou intermédiaire (PRFI), où de nouveaux outils de diagnostic se font sentir.
Une étude récente publiée dans Science Advances détaille une plateforme de détection du cancer du poumon non invasive et peu coûteuse appelée PATROL, démontrant ses performances et son impact potentiel.
Étude: Plateforme de diagnostic urinaire inhalable au point d’intervention. Crédit d’image : mi_viri/Shutterstock.com
Arrière-plan
La tomodensitométrie à faible dose (LDCT) est la plateforme de choix pour le dépistage du cancer du poumon à un stade précoce en l’absence de symptômes chez les personnes à haut risque de développer cette maladie. Sa disponibilité et son utilisation ont permis de réduire jusqu’à un quart le nombre de décès par cancer du poumon lors d’essais cliniques.
Cependant, il s’agit d’une plateforme sophistiquée et à forte intensité de personnel, avec une faible pénétration parmi les populations à revenus faibles ou moyens.
Les biopsies liquides sont une autre technologie prometteuse qui détecte de faibles niveaux de biomarqueurs associés au cancer dans les fluides corporels. Celles-ci nécessitent également des ressources de haut niveau, ce qui limite leur applicabilité aux populations les plus pauvres.
Un défaut tout aussi grave de l’utilisation généralisée des biopsies liquides est qu’elles dépendent de biomarqueurs présents dans le sang, même si nombre d’entre eux se trouvent dans le microenvironnement tumoral.
Qu’a montré l’étude ?
La plate-forme actuelle est PATROL, qui est l’abréviation de nanocapteurs aérosolisables au point d’intervention dotés de codes-barres oligonucléotidiques sensibles aux tumeurs.
Il est basé sur un ensemble de nanocapteurs basés sur l’activité (ABN) disposés en un ensemble inhalable d’aérosols microscopiques qui peuvent être chargés sur des inhalateurs ou des nébuliseurs. Chaque capteur porte un code-barres ADN.
En présence d’un cancer du poumon, des protéases spécifiques sont régulées positivement. Ceux-ci divisent les ABN, provoquant la libération de molécules d’ADN rapporteurs qui finissent par sortir du corps par l’urine. L’urine s’est révélée par chromatographie/spectrométrie contenir les peptides d’intérêt.
Dans l’étape suivante, les chercheurs sont passés à la détection au point de service (POC) pour adapter le test aux paramètres à faibles ressources. Ils ont conçu un outil d’analyse d’urine sous la forme d’un test à flux latéral (LFA) multiplexé sur papier.
Le test est réalisé en inhalant le réseau de biomarqueurs ABN suivi du LFA de l’urine. La signature ABN est disponible en 20 minutes et le test est réalisé à température ambiante.
Les particules ABN ont été repensées pour se transformer rapidement de l’échelle nanométrique en particules aérosolisées de 1 à 3 µm. Les particules plus petites que celles-ci sont pour la plupart expirées, tandis que les particules plus grosses ne parviennent pas à franchir les voies respiratoires supérieures.
Ils ont ensuite utilisé une vaste bibliothèque d’ABN personnalisés pour cette plate-forme pour former un ensemble de quatre marqueurs, ajouté des codes-barres d’ADN et les ont multiplexés avec des LFA à température ambiante.
Ils ont déterminé la concentration du substrat de protéase, le modèle de flux d’air et le mode d’administration qui donneraient les meilleurs résultats avec un minimum de bruit de fond.
En utilisant un modèle de cancer du poumon chez la souris, les chercheurs ont démontré que PATROL possédait une sensibilité et une spécificité élevées pour les adénocarcinomes pulmonaires à un stade précoce.
Cependant, l’importance globale de l’aire sous la courbe (AUC) pour le pouvoir prédictif des sondes était inférieure d’un ordre de grandeur à celle de la spectrométrie de masse. Pourtant, la sensibilité était de 75 %, similaire à celle du micro-CT, avec une sensibilité de 100 %.
Quelles sont les implications ?
« Collectivement, PATROL recèle un grand potentiel clinique, non seulement pour permettre une détection à la fois sensible et spécifique du cancer du poumon à des stades précoces, mais également pour permettre un déploiement facile dans des contextes aux ressources limitées..»
Cette conception hautement modulaire utilise un format auto-administré, des codes-barres oligonucléotidiques stabilisés facilement immobilisés sur des bandelettes de papier et des tests multiplexés pour détecter les biomarqueurs peptidiques indiquant une protéolyse désordonnée dans le cancer du poumon à un stade précoce.
La nébulisation et l’inhalation sont utilisées depuis des décennies pour traiter les maladies pulmonaires chroniques. Ils sont bien conçus pour délivrer les particules d’intérêt dans les poumons sans être décomposées dans l’organisme.
Ceci est exploité ici pour garantir que les particules diagnostiques pénètrent dans les poumons, en particulier dans les régions périphériques, notamment les bronches, les bronchioles et les alvéoles, où se produit principalement le cancer du poumon.
PATROL produit non seulement des signaux amplifiés, mais réduit également le bruit, augmentant ainsi la spécificité de la détection du cancer du poumon à un stade précoce.
En modifiant les formulations, le site de dépôt peut être adapté pour se produire plus profondément ou plus superficiellement dans l’arbre trachéobronchique.
L’utilisation du LFA basé sur des codes-barres d’ADN synthétique détectés par hybridation directe sur des bandelettes de papier supprime l’amplification comme dans les méthodes de réaction en chaîne par polymérase ou CRISP-R et permet des tests rapides et multiplexés avec des résultats en 20 minutes.
Des recherches plus approfondies pourraient aider à personnaliser la bibliothèque d’ABN afin d’affiner et d’adapter la plateforme à d’autres cancers du poumon. En outre, elle est potentiellement extensible pour couvrir les maladies et infections pulmonaires chroniques.
« Nous envisageons qu’en libérant le dépistage des maladies de son environnement actuel à forte intensité de ressources, nous pourrions permettre des tests de surveillance réalisables qui identifieraient une maladie alors qu’elle est encore facile à traiter..»
