Nanoarchitecture de corail plasmonique 3D pour le diagnostic du cancer à l’aide d’urine

Une équipe de recherche dirigée par le Dr Ho Sang Jung de la division Surface & Nano Materials de l’Institut coréen des sciences des matériaux (KIMS), un institut de recherche relevant du ministère des Sciences et des TIC, a mené des recherches conjointes avec le professeur Junsuk Rho de POSTECH et le professeur Samjin Choi de la Kyung Hee University Medical School pour trouver des métabolites dans l’urine et développer un capteur d’urine de type bandelette qui peut amplifier le signal lumineux de ces métabolites pour diagnostiquer le cancer.

Cette technologie peut être appliquée au diagnostic du cancer de la prostate et du cancer du pancréas sans processus d’analyse supplémentaire en irradiant de la lumière dans un petit volume (10 uL) d’urine. Le dispositif de test est fabriqué sous la forme d’une bandelette afin que le cancer puisse être diagnostiqué rapidement et avec une sensibilité élevée.

L’équipe de recherche s’est concentrée sur la différence entre les composants métabolomiques présents dans l’urine des patients atteints de cancer par rapport aux patients sans cancer. Lorsque les cellules cancéreuses prolifèrent dans le corps, elles sécrètent différents métabolites dans l’urine en raison d’un métabolisme anormal. Afin de les classer, un équipement coûteux et volumineux était nécessaire, limitant l’application sur le terrain.

L’équipe de recherche a développé un capteur de diffusion Raman amélioré en surface qui amplifie le signal optique des métabolites dans l’urine plus d’un milliard de fois en formant un nanomatériau plasmonique en forme de corail sur du papier poreux. Lorsque l’urine tombe dans le capteur et que la lumière est irradiée, les signaux des métabolites du cancer sont amplifiés à la surface du capteur, ce qui permet de diagnostiquer le cancer. L’équipe de recherche a appliqué une méthode d’analyse basée sur l’intelligence artificielle au signal spectral acquis et a réussi à distinguer jusqu’à 99 % des cancers de la prostate et du pancréas chez les patients.

Un certain nombre de techniques de diagnostic actuellement utilisées détectent la présence d’un cancer par des tests sanguins ou des méthodes radiologiques et des analyses histologiques. De nombreuses personnes essaient de suivre l’apparition du cancer grâce à des bilans de santé annuels, mais dans de nombreux cas, le cancer est détecté tardivement et le traitement est retardé. Cette étude a utilisé l’urine, un échantillon biologique qui peut être facilement obtenu. Il peut être utilisé à la fois pour le diagnostic de nouveaux cancers grâce au dépistage rapide sur place des patients atteints de cancer et à la surveillance des récidives après le traitement du cancer. De plus, étant donné que le prix de production du capteur de type bande est inférieur à 100 KRW (environ 0,08 USD) par unité, on s’attend à ce qu’il puisse être utilisé pour l’inspection de masse.

Le chercheur principal Ho Sang Jung, responsable de la recherche, a déclaré : « Dans le cas des cancers dont la méthode de diagnostic n’est pas bien connue, comme le cancer du pancréas, il est difficile à détecter et le taux de survie après le diagnostic initial est faible. On sait que 14 patients atteints d’un cancer du pancréas meurent chaque jour en Corée, et le coût économique par personne est d’environ 63 millions de wons par an.

“Puisque le diagnostic précoce est le plus important pour les maladies incurables telles que le cancer, nous nous attendons à ce que cette technologie fournisse une nouvelle méthode de diagnostic.”

Les résultats de la recherche ont été publiés le 9 janvier dans Biocapteurs et bioélectronique. L’équipe de recherche a déposé des demandes de brevets connexes en Corée et aux États-Unis.

Actuellement, l’équipe augmente graduellement les types de cancer qui peuvent être diagnostiqués en analysant l’urine de patients atteints d’un cancer colorectal et d’un cancer du poumon.