Les tests d’urine identifient les tumeurs cérébrales en capturant l’ADN du cancer à l’aide de nanofils

Un groupe dirigé par des chercheurs de l’Université de Nagoya au Japon a développé une technologie pour capturer et libérer de l’ADN acellulaire (cfDNA) sur des surfaces de nanofils à partir d’urine. En extrayant cet ADN, ils ont réussi à détecter la mutation IDH1, une mutation génétique caractéristique des gliomes, un type de tumeur cérébrale. Leurs découvertes augmentent l’efficacité des tests de détection du cancer utilisant l’urine. Ils ont publié leurs résultats dans la revue Biocapteurs et bioélectronique.

Les tumeurs cérébrales ne sont souvent examinées qu’après l’apparition de symptômes, comme la paralysie des membres. Mais même lorsqu’ils sont détectés, ils sont souvent si avancés qu’il est difficile de les retirer chirurgicalement. Parmi ces tumeurs, certaines des plus meurtrières sont les gliomes. Ces tumeurs ont une durée de survie moyenne aussi faible que 12 à 18 mois. Par conséquent, pour que le patient ait une chance de survie, une détection précoce est nécessaire.

Comme de nombreux patients ont des examens physiques de routine au cours desquels ils donnent des échantillons d’urine, ces échantillons pourraient être utilisés efficacement pour rechercher des preuves de tumeurs cérébrales. Une caractéristique des tumeurs cérébrales est la présence de cfDNA, qui sont de petites particules d’ADN libérées lorsque la tumeur rajeunit ses cellules et se débarrasse des anciennes endommagées. Habituellement, le cfDNA de l’hôte est éliminé par les macrophages, mais dans le cas des cellules cancéreuses, les cellules se divisent si rapidement qu’il reste un excès de cfDNA, qui est excrété dans l’urine.

“La détection de ces cellules comme moyen non invasif de détecter le cancer a été approuvée par la Food and Drug Administration des États-Unis pour le dépistage, le diagnostic, le pronostic et le suivi de la progression du cancer et de la réponse au traitement”, a déclaré le professeur Takao Yasui, membre du groupe de recherche, a déclaré. “Cependant, un goulot d’étranglement majeur est le manque de techniques pour isoler efficacement le cfDNA de l’urine, car le cfDNA excrété peut être court, fragmenté et à faible concentration.”

Pour surmonter ce problème, une équipe composée du professeur Takao Yasui, du professeur Yoshinobu Baba et du chercheur Hiromi Takahashi de la Graduate School of Engineering, ainsi que du professeur Atsushi Natsume des Institutes of Innovation for Future Society de l’Université de Nagoya, en collaboration avec le professeur Takeshi Yanagida de l’Université de Tokyo et le professeur agrégé Sakon Rahong de l’Institut de technologie du roi Mongkut à Ladkrabang, en Thaïlande, ont utilisé une méthode de capture et de libération sur des surfaces de nanofils d’oxyde de zinc (ZnO) pour capturer le cfDNA et les vésicules extracellulaires des gliomes.

Le ZnO a été choisi car les molécules d’eau s’adsorbent à la surface des nanofils de ZnO. Ces molécules d’eau forment alors des liaisons hydrogène avec n’importe quel cfDNA dans l’échantillon d’urine. Le cfDNA lié peut ensuite être lavé, permettant aux chercheurs d’en isoler des traces dans un échantillon.

Leur technique a été un succès retentissant. “Nous avons réussi à isoler le cfDNA urinaire, ce qui était exceptionnellement difficile avec les méthodes conventionnelles”, a déclaré Yasui. “Bien que dans une expérience précédente, nous ayons montré que notre nanofil pouvait capturer des vésicules extracellulaires cancéreuses, ce que nous avons également trouvé dans cet échantillon; la chose surprenante était la capture de cfDNA en utilisant une technique similaire. Lorsque nous avons extrait le cfDNA, nous avons détecté la mutation IDH1 , qui est une mutation génétique caractéristique trouvée dans les gliomes. C’était passionnant pour nous, car il s’agit du premier rapport de détection de la mutation IDH1 à partir d’un échantillon d’urine aussi petit que 0,5 ml.

“Cette recherche surmonte les lacunes des méthodes actuellement utilisées en utilisant des techniques chimiques, biologiques, médicales et nanotechnologiques pour fournir une méthode de pointe pour l’utilisation clinique du cfDNA urinaire, en particulier comme outil analytique pour faciliter le diagnostic précoce de cancer », a déclaré Yasui. “Bien que nous ayons testé des gliomes, cette méthode ouvre de nouvelles possibilités pour la détection des mutations tumorales. Si nous connaissons le type de mutation à rechercher, nous pouvons facilement appliquer notre technique pour détecter d’autres types de tumeurs, en particulier la détection de celles qui ne peuvent pas être isolées par des méthodes conventionnelles.”