Retirer les cellules de la circulation sanguine

Des bioingénieurs ont mis au point un dispositif implantable qui capture des échantillons très purs de cellules souches circulant dans le sang. Le dispositif, une longueur de tube en plastique recouvert de protéines, pourrait conduire à de meilleures greffes de moelle osseuse et à des thérapies à base de cellules souches, et il est également prometteur comme moyen de capturer et de reprogrammer les cellules cancéreuses errant dans la circulation sanguine. L'entreprise CellTraffix commercialise la technologie.

Capteur de cellules : Le bio-ingénieur de l'Université de Rochester, Michael King, tient une section de microtubes en plastique garnie de protéines qui piègent le cancer et les cellules souches.

Lorsque les patients reçoivent des greffes de moelle osseuse, ce qu'ils reçoivent en réalité, ce sont des perfusions d'un type de cellule souche adulte. Les cellules souches dérivées de la moelle osseuse jouent un rôle crucial dans le renouvellement du sang tout au long de l'âge adulte, créant de nouvelles cellules pour transporter l'oxygène et combattre les infections. Ces cellules souches adultes peuvent être échantillonnées à l'aide du nouveau dispositif.

Le nouveau dispositif imite un petit vaisseau sanguin : il s'agit d'un tube en plastique de quelques centaines de micromètres de diamètre recouvert de protéines appelées sélectines. Le but des sélectines dans le corps semble être de ralentir quelques types de cellules afin qu'elles puissent recevoir d'autres signaux chimiques. Un globule blanc, par exemple, pourrait être chargé de quitter la circulation et d'entrer dans une plaie, où il se protégerait contre l'infection. Les sélectines provoquent le blocage et le ralentissement de [certaines] cellules, selon Michel roi , un ingénieur chimiste à l'Université de Rochester qui développe les dispositifs de capture cellulaire. Différents types de sélectines s'associent à différents types de cellules, notamment les plaquettes, les cellules souches dérivées de la moelle osseuse et les cellules immunitaires telles que les globules blancs.

Dans une publication à venir dans le Journal britannique d'hématologie , King rapporte que des microtubes recouverts de sélectine implantés chez des rats peuvent capturer des échantillons très purs de cellules souches actives du sang circulant. Il a fait une démonstration similaire de purification de cellules souches avec des échantillons prélevés sur la moelle osseuse humaine l'année dernière. Les patients cancéreux ont souvent besoin de greffes de moelle osseuse après des traitements de chimiothérapie et de radiothérapie sévères qui tuent les cellules souches adultes dans le sang.

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• Regardez le nouvel appareil de Michael King en action.

La pureté de ces greffes peut être une question de vie ou de mort. Lorsque la greffe est dérivée de la propre moelle osseuse du patient, extraite avant le traitement, il est essentiel qu'elle ne contienne aucune cellule cancéreuse. Lorsqu'il s'agit d'une autre personne, il est possible que les cellules immunitaires du donneur attaquent le receveur si elles ne sont pas filtrées. Mais les méthodes de purification actuelles sont lentes et inefficaces, dit King. Ceux qui reposent sur la reconnaissance des anticorps ou sur la taille et la forme des cellules n'extrait généralement qu'une petite fraction des cellules souches dans un échantillon de sang ; le reste est gaspillé.

Vingt-huit pour cent des cellules capturées par les implants de King étaient des cellules souches. C'est étonnant étant donné leur rareté dans le sang, dit King. Les implants ne seraient probablement pas en mesure de capturer suffisamment de cellules souches pour une greffe. Mais King pense que filtrer le sang d'un donneur à travers un long tronçon de tube recouvert de sélectine à l'extérieur du corps, dans un processus similaire à la dialyse, serait très efficace. Cette technique sera clairement utile à l'extérieur du corps comme moyen de purifier les cellules souches dérivées de la moelle osseuse, dit Daniel marteau , chaire de bio-ingénierie à l'Université de Pennsylvanie.

Hammer pense que les appareils de King auront également des applications plus larges en tant qu'implants servant à mobiliser les propres cellules souches d'une personne pour régénérer les tissus endommagés. En ralentissant les cellules avec des sélectines, puis en les exposant à d'autres types de signaux, dit Hammer, les appareils de King pourraient capturer les cellules souches, les concentrer et les différencier, sans jamais avoir à retirer les cellules du corps. Il pourrait également y avoir un moyen d'utiliser des sélectines pour extraire des cellules souches neurales.

Il s'agit d'une découverte de très grande envergure, dit Hammer. En effet, King dit qu'il a déjà eu un certain succès en utilisant des revêtements de sélectine pour reprogrammer des cellules cancéreuses.

Les cellules cancéreuses semblent détourner les voies de la sélectine afin de se propager à d'autres parties du corps, le processus connu sous le nom de métastase. Les tumeurs libèrent des cellules dans la circulation sanguine. Certaines de ces cellules semblent sortir à l'aide de sélectines ; bien installés dans de nouveaux tissus, ils établissent alors de nouvelles tumeurs. Ces tumeurs secondaires causent plus de décès par cancer que les tumeurs initiales.

King dit qu'il a des travaux non publiés démontrant que les cellules leucémiques qui roulent le long d'un revêtement de sélectines et d'une molécule de signalisation spécifique au cancer passeront par un processus appelé mort cellulaire programmée. Les cellules souches saines roulent également sur l'appareil car elles sont attirées par les sélectines, mais le signal de mort ne les affecte pas. La leucémie est un cancer du sang, mais King s'attend à ce que le revêtement anticancéreux fonctionne également pour les tumeurs solides. Des dispositifs revêtus de ces revêtements pourraient être implantés chez des patients cancéreux pour prévenir ou ralentir les métastases.

King espère tester des implants antimétastases chez les animaux cette année. Il collabore avec Jeffrey Karp , bioingénieur à la division Harvard-MIT des sciences et technologies de la santé, et Robert Langer , professeur au MIT Institute, pour développer des revêtements de sélectine stables sur des mois plutôt que sur des jours.

Le PDG de CellTraffix, Tom Fitzgerald, a déclaré que le premier produit de la société, un kit qui permettra aux chercheurs de capturer un grand nombre de cellules souches et cancéreuses en laboratoire, arrivera probablement sur le marché au début de l'année prochaine. La société espère commencer les tests cliniques des revêtements anticancéreux d'ici le début de 2010.

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