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Des chercheurs indiens utilisent des «  nanomoteurs  » comme détecteurs capables de lire l’environnement du cancer

Une équipe interdisciplinaire de chercheurs de l’Indian Institute of Science (IISc) a utilisé un modèle de tumeur 3D et des nanomoteurs magnétiques pour sonder le microenvironnement des cellules cancéreuses. L’équipe était composée de chercheurs du Center for Nano Science and Engineering (CeNSE) et du Department of Molecular Reproduction, Development and Genetics (MRDG), basé à Bengaluru, a déclaré mercredi un communiqué de presse. Dans leur travail, publié dans Angewandte Chemie, l’équipe a piloté des nanomoteurs hélicoïdaux à distance via un champ magnétique externe à travers le modèle de tumeur pour détecter, cartographier et quantifier les changements dans l’environnement cellulaire.

Le modèle comprend à la fois des cellules saines et cancéreuses intégrées dans une matrice de membrane basale reconstituée et imite l’environnement du cancer du sein, a-t-il déclaré.

L’étude a mis en évidence une nouvelle façon de cibler les cellules cancéreuses en manoeuvrant des nanomoteurs à l’intérieur d’une tumeur et en attendant qu’ils se localisent à proximité du site cancéreux.

«Nous avons essayé de conduire les nanomoteurs vers les cellules cancéreuses dans un modèle de tumeur et les avons observés se coller à la matrice près des cellules cancéreuses, mais cela n’a pas été observé à proximité de cellules normales», explique Debayan Dasgupta, co-premier auteur et doctorant au CeNSE.

La matrice extracellulaire (ECM) est un réseau 3D complexe de protéines et de glucides sécrétés par les cellules vivantes dans leur voisinage.

  Des chercheurs indiens utilisent des nanomoteurs comme détecteurs capables de lire l'environnement du cancer

Un nanomoteur hélicoïdal sous un microscope électronique à balayage. Image: Wikimedia Commons

Cependant, lorsque les cellules cancéreuses sécrètent du matériel frais dans l’ECM, cela perturbe la composition chimique et physique de l’ECM natif entourant les cellules saines, dégradant l’environnement local.

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« Par conséquent, comprendre comment le microenvironnement cellulaire est modifié en raison des cellules cancéreuses et mesurer ces changements quantitativement pourrait être essentiel pour comprendre la progression du cancer », a noté l’IISc.

Dans l’étude actuelle, les chercheurs ont découvert qu’à mesure que les nanomoteurs s’approchaient de la membrane des cellules cancéreuses, ils collaient plus fortement à la matrice qu’aux cellules normales.

Pour mesurer la force avec laquelle les nanomoteurs se sont liés à la matrice, l’équipe a calculé la force du champ magnétique nécessaire pour surmonter la force adhésive et aller de l’avant, a-t-il été déclaré.

«Cela signifie que les cellules cancéreuses font quelque chose.

Donc, nous avons fait quelques mesures et avons découvert qu’il [the adhesive force] dépendait du type de cellules, de la force de l’interaction et de quel côté de la cellule le nanomoteur s’approchait », explique Ambarish Ghosh, professeur associé au CeNSE et l’un des principaux auteurs.

«En fin de compte, nous avons vraiment fini par découvrir une propriété physique d’un environnement biologique important.

« La raison pour laquelle les nanomoteurs semblent mieux coller aux cellules cancéreuses est leur ECM chargé. Cela peut être dû à la présence d’acide sialique lié 2,3, une molécule conjuguée au sucre qui confère une charge négative sur l’environnement des cellules cancéreuses. , les chercheurs ont trouvé.

Ils ont visualisé la distribution de ces sucres à l’aide de marqueurs fluorescents et ont constaté que les acides sialiques étaient distribués jusqu’à 40 micromètres de la surface des cellules cancéreuses – la même distance jusqu’à laquelle les nanomoteurs ont connu une forte adhérence, selon le communiqué.

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Pour contrer cet effet adhésif, l’équipe a enduit les nanomoteurs de Perfluorooctyltriéthoxysilane (PFO) qui les a protégés de l’environnement chargé.

Les nanomoteurs revêtus ne collaient pas à la matrice près des cellules cancéreuses, tandis que les moteurs non revêtus s’accrochaient à la matrice, confirmant le fait que le microenvironnement cancéreux chargé négativement interagit avec les nanomoteurs entrants, les rendant immobiles.

«Ce qui a été une belle surprise, c’est que dans un tel milieu, nous avons constaté que les cellules cancéreuses agressives finissaient par remodeler leur environnement en les rendant plus collantes et plus riches en sucres chargés spécifiques», déclare Ramray Bhat, professeur adjoint au MRDG et l’un des auteurs principaux.

« Cette charge peut potentiellement être utilisée pour cibler et tuer de minuscules populations de cellules cancéreuses cachées parmi leurs homologues normaux, pour lesquelles nous étendons ces études aux animaux vivants », a ajouté Bhat.

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