Un nouvel outil pour identifier rapidement les «empreintes digitales» génétiques des cellules cancéreuses peut permettre aux futurs chirurgiens d'éliminer plus précisément les tumeurs cérébrales pendant qu'un patient est dans la salle d'opération, révèle de nouvelles recherches. De nombreux types de cancer peuvent être identifiés par certaines mutations, des changements dans les instructions codées dans l'ADN des cellules anormales.
Dirigée par une équipe de recherche de NYU Langone Health, la nouvelle étude décrit le développement de la PCR numérique de gouttelettes ultra-rapides, ou UR-DDPCR, que l'équipe a trouvé peut mesurer le niveau de cellules tumorales dans un échantillon de tissu en seulement 15 minutes tout en étant également Pouvoir détecter un petit nombre de cellules cancéreuses (aussi peu que cinq cellules par millimètre carré).
Les chercheurs disent que leur outil est suffisamment rapide et précis, du moins dans les tests initiaux sur les échantillons de tissus cérébraux, pour devenir le premier outil pratique de ce type pour détecter directement les cellules cancéreuses en utilisant des mutations en temps réel pendant la chirurgie cérébrale.
Les chercheurs ont montré que l'UR-DDPCR avait une vitesse de traitement nettement plus rapide que le DDPCR standard, abréviation de la réaction en chaîne en chaîne de la polymérase numérique des gouttelettes. Le DDPCR standard peut quantifier avec précision les cellules tumorales, mais il faut généralement plusieurs heures pour produire un résultat, ce qui le rend peu pratique comme guide chirurgical.
« Pour de nombreux cancers, tels que les tumeurs dans le cerveau, le succès de la chirurgie du cancer et de la prévention du retour du cancer repose sur l'élimination de la tumeur et des cellules cancéreuses environnantes que cela est possible en toute sécurité », a déclaré l'étude co-enquêteuse et neurochirurgien Daniel Orringer, MD.
« Avec la PCR numérique de gouttelettes ultra-rapides, les chirurgiens peuvent désormais déterminer quelles cellules sont cancéreuses et combien de ces cellules cancéreuses sont présentes dans une région tissulaire particulière à un niveau de précision qui n'a jamais été possible auparavant », a déclaré Orringer, Un professeur agrégé dans les départements de neurochirurgie et de pathologie à la NYU Grossman School of Medicine.
Publication dans le Cell Press Journal Médicament En ligne le 25 février, l'étude a montré que l'UR-DDPCR a produit les mêmes résultats que le DDPCR standard et le séquençage génétique dans plus de 75 échantillons de tissus de 22 patients à NYU Langone subissant une intervention chirurgicale pour éliminer les tumeurs de gliome, un type de cancer du cerveau. Les résultats de l'UR-DDPCR ont également été vérifiés contre des échantillons connus avec des cellules cancéreuses et des échantillons sans aucun cancer.
« Notre étude montre que la PCR numérique à gouttelettes ultra-rapides pourrait être un outil rapide et efficace pour faire un diagnostic moléculaire pendant la chirurgie pour le cancer du cerveau, et il a également un potentiel à être utilisé pour les cancers en dehors du cerveau », a déclaré l'étude co-enneureuse pour le chercheur Gilad Evrony, MD, PhD. Evrony est un généticien au Center for Human Genetics and Genomics à la NYU Grossman School of Medicine et est également professeur adjoint dans les départements de pédiatrie et de neurosciences à la Nyu Grossman School of Medicine.
Pour développer UR-DDPCR, les chercheurs ont recherché des efficacités dans chacune des étapes impliquées dans le DDPCR standard. L'équipe a raccourci le temps nécessaire pour extraire l'ADN des échantillons de tumeurs de 30 minutes à moins de cinq minutes d'une manière qui est encore compatible avec le DDPCR ultérieur. Les chercheurs ont également trouvé des efficacités en augmentant les concentrations des produits chimiques utilisés dans les tests, en réduisant le temps global nécessaire pour certaines étapes de deux heures à moins de trois minutes. Des économies de temps ont également été réalisées en utilisant des vaisseaux de réaction préchauffés à chacune des deux températures requises par la PCR plutôt que de cyclisage à plusieurs reprises la température d'un seul vaisseau de réaction entre deux températures.
Pour l'étude, les chercheurs ont utilisé UR-DDPCR pour mesurer les niveaux de deux mutations génétiques, IDH1 R132H et BRAF V600E, qui sont répandues dans les cancers du cerveau. Ils ont combiné UR-DDPCR avec une autre technique que les chercheurs ont développé plus tôt, appelé histologie Raman stimulée, pour calculer à la fois la fraction et la densité des cellules tumorales dans chaque échantillon de tissu.
Les chercheurs avertissent que l'utilisation généralisée de l'outil attend d'autres raffinements et essais cliniques. Ils disent que leur prochaine étape consiste à automatiser UR-DDPCR pour le rendre plus rapide et plus simple à utiliser dans la salle d'opération. Des essais cliniques ultérieurs seront nécessaires pour comparer les résultats des patients en utilisant leur outil par rapport aux technologies de diagnostic actuelles. Ils prévoient également de développer la technologie pour identifier d'autres mutations génétiques courantes pour d'autres types de cancer.
Le financement de l'étude a été fourni par les National Institutes of Health Grant R01CA226527. Les fournitures d'étude ont été données par Bio-Rad, le fabricant de l'équipement DDPCR utilisé dans la recherche, qui n'a pas eu d'autre implication dans l'étude.
Outre l'Evrony et Evrony, d'autres chercheurs de NYU Langone impliqués dans cette étude sont l'investigatrice principale Zachary Murphy et Emilia Bianchini, et les co-investigateurs Andrew Smith, Lisa Körner, Teresa Russell, David Reinecke, Nader Maarouf, Yuxiu Wang, John Golfinos, Alexandra Miller,, et Matija Snuderl.
Orringer, Evrony, Murphy et NYU ont une demande de brevet en instance sur leur développement de UR-DDPCR.
Orringer est un actionnaire d'Invenio Imaging, une entreprise qui développe et commercialise l'équipement d'imagerie. Il a également reçu des frais de consultation de Serveur, une entreprise impliquée dans la production de thérapies anticancéreuses. Orringer et Snuderl ont également des intérêts financiers dans ImageNomix. Snuderl a été conseiller et a des intérêts financiers dans Heidelberg Epignostix et Halo DX. Il a également été conseiller rémunéré à Arima Genomics et à Innosign, et a reçu le soutien du financement de la recherche de Lilly. Tous ces arrangements sont gérés conformément aux politiques et pratiques de NYU Langone Health.
