Les chercheurs développent une méthode unique de profilage des télomères

Les pointes en plastique fixées aux extrémités des lacets les empêchent de s'effilocher. Les télomères sont des séquences répétitives d'ADN (acide désoxyribonucléique) qui remplissent une fonction similaire à l'extrémité des chromosomes, protégeant le matériel génétique qui l'accompagne contre l'instabilité du génome, prévenant les cancers et régulant le processus de vieillissement.

Chaque fois qu'une cellule se divise dans notre corps, les télomères se raccourcissent, fonctionnant ainsi comme une « horloge » moléculaire de la cellule car le raccourcissement augmente progressivement avec le vieillissement. Une mesure précise de la quantité et de la longueur de ces télomères, ou «horloges», peut fournir des informations vitales si une cellule vieillit normalement ou anormalement, comme dans le cas d'un cancer.

Pour trouver un moyen innovant de diagnostiquer les anomalies des télomères, une équipe de recherche dirigée par le professeur adjoint Cheow Lih Feng du NUS Institute for Health Innovation & Technology (iHealthtech) a développé une nouvelle méthode pour mesurer la longueur absolue des télomères de télomères individuels en moins plus de trois heures. Cette méthode unique de profilage des télomères peut traiter jusqu'à 48 échantillons à partir de faibles quantités (<1 ng) d'ADN.

Leur travail a été publié dans la revue Progrès scientifiques le 21 août 2020.

« Notre innovation pourrait considérablement améliorer la vitesse de diagnostic et fournir simultanément des informations critiques sur les télomères pour les maladies et les cancers liés à l'âge. Un tel outil cliniquement fiable, capable de fournir un profil précis des télomères, permettra une thérapie de précision et des traitements ciblés pour les patients », a expliqué Asst Prof Cheow, qui est également du département de génie biomédical de la NUS.

Surmonter les limites des tests de télomères conventionnels

Les méthodes conventionnelles de mesure des télomères en milieu clinique prennent souvent du temps et nécessitent des opérateurs qualifiés. Ces méthodes manquent également d'informations précises sur les longueurs individuelles des télomères et les quantités requises pour diagnostiquer avec précision ou déterminer les anomalies des télomères.

Pour surmonter les principaux obstacles techniques à la réalisation du profilage des télomères, Asst Prof Cheow et son équipe ont développé un système unique appelé test STAR (Single Telomere Absolute-length Rapid).

En utilisant cette méthode, les molécules de télomère individuelles sont d'abord distribuées dans des milliers de chambres de nanolitre dans une puce microfluidique. La réaction en chaîne par polymérase en temps réel (PCR) de molécules de télomère unique est ensuite réalisée dans toutes les chambres de manière massivement parallèle.

La cinétique d'amplification PCR dans chaque chambre de nanolitre reflète le nombre de répétitions des télomères, qui est directement corrélé à la longueur d'une seule molécule de télomère.

En utilisant le test STAR, les chercheurs peuvent déterminer avec précision le mécanisme de maintenance des télomères dans les cellules cancéreuses et obtenir un niveau élevé d'informations détaillées dans les mesures.

Les patients qui ont des cancers activés par la voie de l'allongement alternatif des télomères (ALT) – tels que certains sarcomes (cancer des tissus conjonctifs) et les gliomes (cancer du cerveau) – ont souvent un mauvais pronostic lié à une longueur des télomères plus longue que la moyenne et un pourcentage élevé de télomères extrêmement courts. En outre, leurs cellules cancéreuses se sont également avérées posséder des copies supplémentaires de molécules de télomère.

Pour tester l'invention, l'équipe de NUS iHealthtech a collaboré avec le Dr Amos Loh du département de chirurgie pédiatrique du KK Women's and Children's Hospital (KKH). L'équipe a choisi de travailler avec KKH pour valider le test car les mécanismes d'altération des télomères comme l'ALT sont mieux étudiés dans les tumeurs comme les sarcomes et les tumeurs neuronales comme les gliomes et les neuroblastomes qui ont une incidence plus élevée chez les enfants.

La validation a prouvé que le test STAR était efficace pour diagnostiquer le statut ALT dans le neuroblastome pédiatrique, qui peut servir d'indicateur de pronostic utile pour ce cancer.

Les cellules cancéreuses utilisent un mécanisme modifié pour modifier anormalement et maintenir la longueur de leurs télomères, afin de leur permettre de croître continuellement. Des mécanismes comme l'ALT sont particulièrement exploités par des cancers comme le neuroblastome.

Le neuroblastome est un cancer qui provient des nerfs de diverses parties du corps et est la tumeur maligne solide la plus courante chez les enfants. Il est également responsable d'un nombre disproportionné de décès d'enfants par cancer.

Les anomalies des télomères comme l'ALT, qui n'avaient pas été reconnues auparavant chez les patients, ont été récemment identifiées comme un nouveau marqueur de risque dans le neuroblastome. Étant donné que les neuroblastomes avec anomalies des télomères ont de moins bons résultats, cette nouvelle méthode de mesure des télomères peut désormais faciliter une identification plus simple et plus rapide de l'ALT chez les patients afin de définir plus précisément leur pronostic de la maladie.. « 

Dr Amos Loh, consultant principal, Département de chirurgie pédiatrique, Hôpital pour femmes et enfants du KK

Le développement du test STAR est soutenu par le National Medical Research Council.

Permettre des stratégies de traitement efficaces pour les patients

Asst Prof Cheow a déclaré: «La combinaison d'un flux de travail rapide, d'une évolutivité et d'une résolution à une seule molécule rend notre système unique en permettant l'utilisation de la distribution de longueur des télomères comme biomarqueur dans les études sur la maladie et la population.

Il sera particulièrement utile pour diagnostiquer les mécanismes de maintien des télomères dans des échelles de temps cliniques, pour déterminer des stratégies personnalisées, thérapeutiques ou préventives pour les patients ».

L'équipe NUS iHealthtech cherche à étendre ses recherches et à appliquer la plate-forme de test STAR pour une utilisation en milieu hospitalier, afin de faciliter le diagnostic des maladies liées au vieillissement.