L'un des plus grands défis du développement de traitements médicaux contre le cancer est le fait qu'il n'existe pas de type de cancer unique. Les cancers proviennent de nombreux types de cellules et de tissus, et chacun a ses propres caractéristiques, comportements et susceptibilités aux médicaments anticancéreux. Un traitement qui fonctionne sur le cancer du côlon peut avoir peu ou pas d'effet sur le cancer du poumon, par exemple.
Ainsi, pour créer des traitements efficaces contre un cancer, les scientifiques cherchent un aperçu de ce qui motive ses cellules. Dans un nouvel article paru dans Nature Communications, les chercheurs de Caltech montrent qu'un cadre qu'ils ont développé, en utilisant un type spécialisé de microscopie, leur permet de sonder les processus métaboliques à l'intérieur des cellules cancéreuses.
Les travaux ont été menés par des chercheurs du laboratoire de Lu Wei, professeur adjoint de chimie, ainsi que de l'Institute for Systems Biology de Seattle et de l'UCLA. Il utilise une technique appelée spectroscopie Raman en conjonction avec sa version avancée, la microscopie à diffusion Raman stimulée (SRS). La spectroscopie Raman tire parti des vibrations naturelles qui se produisent dans les liaisons entre les atomes qui composent une molécule. Dans cette méthode, une molécule est bombardée de lumière laser. Lorsque les photons de la lumière laser rebondissent sur la molécule, ils gagnent ou perdent de l'énergie en raison de leur interaction avec les vibrations dans les liaisons de la molécule.
Parce que chaque type de liaison dans une molécule affecte les photons d'une manière unique et prévisible, la structure de la molécule peut être déduite par la façon dont les photons «ressemblent» après avoir rebondi dessus. En cartographiant la distribution des liaisons chimiques ciblées, la microscopie SRS fournit ensuite des images de ces structures moléculaires.
En utilisant ces techniques combinées, Wei et ses collègues chercheurs ont examiné les métabolites présents dans cinq lignées cellulaires de mélanome couramment utilisées dans la recherche. Les cellules de mélanome ont été choisies, selon Wei, car elles présentent un large spectre de caractéristiques métaboliques pouvant être étudiées.
En étudiant les métabolites des cellules, les chercheurs peuvent commencer à déduire comment leurs métabolismes fonctionnent et comment ils pourraient être ciblés par les médicaments. Ceci est similaire à la façon dont un saboteur peut recueillir des informations sur les machines dans une usine afin de planifier où elles peuvent causer le plus de dommages.
La question qui nous intéresse est de savoir pourquoi toutes les cellules cancéreuses que nous examinons ont des comportements très différents. Étant donné que certaines cellules dépendent davantage de certaines voies métaboliques, elles sont plus susceptibles de perturber ces voies. «
Lu Wei, professeur adjoint de chimie
Wei dit que l'équipe a découvert quelques nouvelles susceptibilités métaboliques dans les cellules cancéreuses, y compris la synthèse des acides gras et la mono-insaturation, mais ajoute qu'à l'heure actuelle, l'objectif principal de la recherche est de faire de la science fondamentale.
«Nous avons introduit un cadre pour pousser la spectroscopie Raman dans la biologie des systèmes», dit-elle. «Et nous utilisons les informations sous-cellulaires que nous avons rassemblées pour guider notre étude sur la pharmacométabolomique – l'étude de la façon dont le métabolisme affecte les médicaments.
James R. Heath de l'Institute for Systems Biology de Seattle et co-auteur du document affirme que cette nouvelle technologie permet aux chercheurs d'obtenir un regard plus détaillé que jamais sur les cellules cancéreuses.
«Les méthodes d'imagerie chimique développées dans le laboratoire de Lu nous ont permis d'identifier des susceptibilités métaboliques médicamenteuses dans certains modèles de cancer très agressifs. Ces faiblesses métaboliques seraient manquées par toute autre approche analytique», dit Heath.
La source:
Institut de technologie de Californie
Référence du journal:
Du, J., et coll. (2020) Pharmaco-métabolomique subcellulaire guidée par Raman pour les cellules de mélanome métastatique. Communications de la nature. doi.org/10.1038/s41467-020-18376-x.
