Des chercheurs du Stanford Institute for Stem Cell Biology and Regenerative Medicine ont mis au point un outil pour examiner comment les cellules se comportent et interagissent dans divers environnements du corps. Ils l’ont utilisé pour mieux comprendre comment le cancer se développe et peut être traité.
« Maintenant, nous pouvons examiner les éléments constitutifs des tissus – la façon dont l’ensemble de l’écosystème cellulaire est structuré – plutôt que de simplement regarder les types de cellules présentes », a déclaré Aaron Newman, PhD, professeur adjoint de science des données biomédicales et membre de l’Institut. « C’est une façon beaucoup plus puissante de regarder l’organisation des tissus. »
L’outil, appelé EcoTyper, combine de nouveaux algorithmes informatiques avec ceux précédemment développés par les chercheurs pour analyser les types de cellules, comment ils sont disposés les uns par rapport aux autres et quels types de messages d’ARN les cellules créent. Les chercheurs ont pu analyser les interactions des cellules dans de grandes quantités de tissus en vrac, en utilisant une analyse informatique pour déterminer où certains sous-types cellulaires vivent dans les tissus et comment ils interagissent avec leurs voisins.
EcoTyper est unique dans sa capacité à décoder l’architecture cellulaire des tissus à haute définition et à grande échelle de manière rentable. Cela inclut la possibilité d’analyser les types d’échantillons de tissus stockés après des biopsies ou des essais cliniques, qui seraient autrement difficiles et coûteux à analyser de cette manière. »
Aaron Newman, PhD, professeur adjoint de science des données biomédicales
Un autre avantage d’EcoTyper est que les chercheurs peuvent utiliser de vastes réserves de tissus stockés et des bases de données publiques pour mener des essais cliniques virtuels, ce qu’ils ont fait pour analyser des milliers de cas de cancer de manière très rentable, a déclaré Newman.
Un article décrivant l’outil a été publié le 30 septembre dans la revue Cellule. Newman, ainsi que le professeur adjoint de science des données biomédicales Andrew Gentles, PhD, sont co-auteurs principaux de l’article, qui présente les capacités d’EcoTyper avec une analyse de l’architecture tissulaire dans différents types de tumeurs cancéreuses solides. Les auteurs principaux sont les chercheurs postdoctoraux Bogdan Luca, PhD, et Chloé Steen, PhD.
Un article complémentaire, publié le 30 septembre dans la revue Cellule cancéreuse, décrit comment EcoTyper a été utilisé pour identifier les sous-types de cellules de lymphome. Newman et Ash Alizadeh, MD, PhD, professeur d’oncologie, sont les auteurs principaux de cet article. Les auteurs principaux sont Chloé Steen, PhD, et Bogdan Luca, PhD.
« EcoTyping » des cellules cancéreuses et de leurs voisins
Alors que le cancer du poumon peut sembler très différent du cancer de la vessie ou d’autres types de tumeurs cancéreuses au microscope, EcoTyper a permis aux chercheurs de trouver 10 communautés multicellulaires distinctes, appelées « écotypes », qui existent dans plus d’une douzaine de types de tumeurs différents. Ils ont également découvert que la présence ou l’absence de certains écotypes dans une tumeur était hautement prédictive des résultats et indiquait souvent quels types de traitement fonctionneraient le mieux, même pour différents types de cancer, selon les chercheurs.
« Nous avons trouvé un écotype prédictif d’une bonne réponse à une immunothérapie particulière », a déclaré Luca. « En fait, c’était même un meilleur prédicteur que les autres biomarqueurs candidats que nous avons testés, même ceux qui étaient spécifiquement recherchés pour prédire la réponse. » De plus, avec EcoTyper, les chercheurs ont pu prédire si une lésion précancéreuse – une croissance anormale qui peut devenir cancéreuse – dans les poumons régresserait spontanément ou se développerait en cancer du poumon.
« EcoTyper peut fournir une plate-forme pour les thérapies futures, car vous avez une meilleure idée des mauvaises cellules d’une tumeur que vous souhaitez attaquer », a déclaré Gentles. Cette focalisation sur les populations cellulaires en interaction dans une tumeur est différente des approches actuelles, qui ciblent généralement des « mutations motrices » ou des gènes le long d’une certaine voie. « De nombreuses thérapies contre le cancer sont axées sur un type de cellule ou un gène donné, mais il y a toujours d’autres cellules contribuant au cancer ou des cellules qui n’ont pas cette mutation génique », et ce sont des cibles de traitement tout aussi précieuses, a-t-il ajouté.
Se tourner vers le cancer du sang le plus courant
Les chercheurs dont l’article a été publié dans Cellule cancéreuse ont cherché à discerner s’il existe deux sous-types différents d’un certain type de lymphome, comme cela a été généralement accepté dans le domaine. À l’aide d’EcoTyper, ils ont analysé le microenvironnement trouvé parmi et autour des cellules diffuses de lymphome à grandes cellules B. En examinant comment les cellules cancéreuses et non cancéreuses s’organisaient et interagissaient, ils ont pu différencier non seulement deux sous-types, mais neuf sous-types différents de ce lymphome.
Parce que les chercheurs travaillaient sur des échantillons de tissus provenant de cas antérieurs de lymphome, ils avaient également un dossier sur la façon dont les patients s’en sortaient. « Nous avons découvert que non seulement il y avait beaucoup plus de sous-types de ce lymphome à cellules B qu’on ne le pensait auparavant, mais nous avons également pu montrer que le fait de savoir quel sous-type nous avait donné une meilleure capacité à faire des prédictions sur la progression probable du cancer. », a déclaré Steen.
Les enquêteurs ont pu trouver des résultats positifs d’un essai clinique d’un médicament contre le lymphome qui avait semblé échouer. En effet, les chercheurs ont refait l’essai clinique, cette fois en utilisant EcoTyper et en incluant leur nouvelle compréhension du nombre de types supplémentaires de ce lymphome à cellules B.
« Ce que nous avons vu, c’est qu’il y avait en fait un sous-type spécifique de lymphome qui a répondu à la thérapie », a déclaré Alizadeh. « Mais dans l’essai initial, ils n’ont pas pu identifier ces autres sous-types, donc ce signe prometteur d’efficacité a été perdu parmi les résultats négatifs pour tous les autres sous-types de lymphome. »
« Être capable de trouver le bon médicament et de concevoir des traitements efficaces contre le cancer basés sur les sous-types particuliers de cancer est la quintessence de la santé de précision et de la médecine personnalisée », a ajouté Alizadeh. « EcoTyper nous aide à le faire. »
