La plupart des cancers deviennent mortels en restant discrets, ne provoquant aucun symptôme jusqu’à ce qu’ils soient trop avancés pour être traités. Les cancers de l’ovaire et de l’œsophage sont parmi les plus connus pour cette progression sournoise de la maladie, conduisant souvent à des diagnostics à un stade avancé.
Aujourd’hui, une équipe internationale de chercheurs, notamment du laboratoire de biologie cellulaire et structurale de l’université Rockefeller, a développé un test sanguin très sensible capable de détecter une protéine clé produite par les cellules cancéreuses, prometteuse pour une détection précoce. Les résultats ont été récemment publiés dans Découverte du cancer.
Contrairement à de nombreux tests de cancer dont la portée est limitée, qui sont coûteux ou qui reposent sur un prélèvement de tissus invasif, cette nouvelle méthode est un détecteur multi-cancer peu coûteux qui peut détecter la présence de la protéine révélatrice, connue sous le nom de LINE-1-ORF1p. , dans une infime quantité de sang en moins de deux heures.
Le test a un potentiel révolutionnaire en tant que test de diagnostic précoce des cancers mortels. Ces types d’instruments de détection ultrasensibles sont sur le point d’améliorer les résultats pour les patients de manière transformatrice. »
Michael P. Rout, chef du laboratoire Rockefeller
Sommaire
Copier-coller génétique
La détection des biomarqueurs du cancer est un domaine jeune et en pleine croissance. Il existe un certain nombre de ces biomarqueurs, mais ils peuvent présenter des inconvénients. Certains nécessitent des biopsies chirurgicales. D’autres ne sont employés qu’après l’apparition des symptômes, ce qui peut être trop tard pour une intervention efficace. La plupart sont des protéines humaines normales qui varient d’une personne à l’autre, ce qui rend une valeur unique difficile à interpréter. Et beaucoup ciblent un cancer spécifique, ce qui réduit leur portée.
Mais récemment, un nouveau biomarqueur important permettant une détection plus précoce pourrait être apparu. Cette protéine, connue sous le nom de LINE-1 ORF1p, est apparue sur le radar des chercheurs il y a environ dix ans. LINE-1 est un rétrotransposon, un élément semblable à un virus présent dans chaque cellule humaine qui se réplique via un mécanisme de copier-coller, entraînant une nouvelle copie dans une nouvelle position dans le génome. ORF1p est une protéine qu’elle produit à des niveaux élevés dans le cancer.
« Les transposons sont normalement exprimés dans les spermatozoïdes et les ovules et au cours de l’embryogenèse. Il existe donc des circonstances dans lesquelles une expression non pathobiologique des transposons est observée », explique John LaCava, professeur associé à la recherche Rockefeller, co-auteur de l’article et spécialisé dans la recherche LINE-1. . « Mais sinon, ces ‘gènes sauteurs’ sont réduits au silence dans le génome, car leur activité crée du stress et des insultes dans la cellule. »
La plupart du temps, le corps contrôle la LIGNE-1. « Il existe plusieurs couches de mécanismes qui empêchent l’expression de LINE-1 et la production d’ORF1p. Nous pouvons donc utiliser la présence de la protéine comme indicateur d’une cellule malsaine qui n’a plus le contrôle de son transcriptome », note LaCava. « Vous ne devriez pas trouver ORF1p dans le sang d’une personne en bonne santé. »
Au cours des cinq dernières années, ajoute-t-il, « il est devenu tout à fait clair que ces protéines deviennent très élevées dans la plupart des cancers », y compris bon nombre des cancers les plus courants et les plus mortels de l’œsophage, du côlon, du poumon, du sein, de la prostate, des ovaires, de l’utérus, pancréas, tête et cou.
Étant donné que les cellules du carcinome fabriquent l’ORF1p dès le début de la maladie, les chercheurs recherchent depuis longtemps un test sensible et précis pour détecter l’ORF1p le plus tôt possible. La capacité de le détecter chez les patients avant qu’un cancer ait une chance de se propager pourrait potentiellement sauver des vies.
Test ultrasensible
Les chercheurs de Rockefeller se sont associés aux chercheurs principaux du Mass General Brigham, du Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering de l’Université Harvard et du Dana-Farber Cancer Institute, ainsi que d’autres institutions partenaires, pour concevoir un test rapide et peu coûteux capable de détecter l’ORF1p dans le plasma, qui représente plus de la moitié du contenu du sang humain.
La nouvelle étude utilise une technologie de détection basée sur une seule molécule connue sous le nom de Simoa, développée par le co-auteur David Walt, de Harvard. L’équipe Rockefeller a fourni des nanocorps personnalisés dérivés et conçus à partir de lamas pour agir comme réactifs de capture qui piègent la protéine ORF1p et comme sondes sensibles pour la détecter.
« Nous avons développé ces réactifs dans le cadre de notre mission visant à capturer et décrire les associations moléculaires d’ORF1p avec d’autres protéines dans les cancers colorectaux », explique LaCava. « Nous savions que la plupart des cancers colorectaux contiennent une abondance de protéines LINE-1, nous avons donc pensé que les interactions qu’elles forment pourraient déréguler les fonctions cellulaires normales d’une manière bénéfique pour le cancer. L’isolement des particules LINE-1 nous a permis d’examiner de plus près ces protéines. » Plus tard, il était clair que nos collaborateurs à Harvard pouvaient utiliser les mêmes réactifs pour leur test de développement de biomarqueurs, nous les avons donc partagés. «
Les chercheurs ont découvert que le test était très précis pour détecter l’ORF1p dans les échantillons de sang de patients atteints de divers cancers, notamment les cancers de l’ovaire, gastro-œsophagien et colorectal. Il coûte moins de 3 $ à produire et donne des résultats rapides.
« Nous avons été choqués par l’efficacité de ce test sur tous les types de cancer », a déclaré l’auteur principal Martin Taylor, du département de pathologie du Massachusetts General Hospital.
Les chercheurs ont également analysé le plasma de 400 personnes en bonne santé âgées de 20 à 90 ans qui avaient donné du sang à la Mass General Brigham Biobank ; ORF1p était indétectable chez 97 à 99 % d’entre eux. Parmi les cinq personnes présentant un ORF1p détectable, la personne présentant le niveau le plus élevé s’est avérée six mois plus tard atteinte d’un cancer de la prostate avancé.
Méfiez-vous des pointes
Une autre utilisation potentielle du test consiste à surveiller la réaction d’un patient au traitement du cancer. Si un traitement est efficace, le niveau d’ORF1p dans le sang du patient devrait baisser, explique LaCava. Dans une partie de l’étude, les chercheurs ont étudié 19 patients traités pour un cancer gastro-œsophagien ; chez les 13 personnes ayant répondu au traitement, les niveaux d’ORF1p sont tombés en dessous de la limite de détection du test.
Le suivi de la protéine pourrait potentiellement être intégré aux soins de santé de routine, explique LaCava. « Pendant une période saine de votre vie, vous pourriez faire mesurer vos niveaux d’ORF1p pour établir une référence. Ensuite, votre médecin garderait simplement un œil sur tout pic des niveaux d’ORF1p, ce qui pourrait indiquer un changement dans votre état de santé. Bien qu’il puisse y avoir quelques fluctuations mineures d’ORF1p ici et là, un pic serait une cause pour une enquête plus approfondie. »
Des lamas aux médecins
Les résultats de l’étude illustrent également l’immense potentiel des réactifs nanocorps générés par l’étude de l’interactomique, explique Rout. L’Interactomics cherche à comprendre les interactions dynamiques de millions de composants individuels dans une cellule, en particulier ses protéines et ses acides nucléiques. Ces interactions forment des complexes macromoléculaires qui transmettent des informations et contrôlent les comportements cellulaires. Les changements pathogènes dans ces interactions sont à la base de toutes les maladies.
« Il existe un besoin essentiel d’outils bien meilleurs pour révéler et disséquer les interactives, et cela commence seulement à être satisfait », explique Rout. « À cette fin, nous collaborons souvent avec d’autres institutions sur le développement de réactifs tels que nos nanocorps dérivés de lamas. Les produits résultants ne sont pas de simples outils de recherche ; ils ont un énorme potentiel entre les mains des médecins. »
