Zapping de cellules cancéreuses individuelles

Des ingénieurs de l'Université du Texas à Austin ont breveté un microscalpel laser qui permet à un chirurgien d'opérer sur un tissu une cellule à la fois, ciblant précisément la maladie tout en laissant en vie les cellules saines environnantes.

Tueur laser : Adela Ben-Yakar (en haut), inventeur d'une nouvelle microsonde laser à haute résolution, au travail dans son laboratoire de l'Université du Texas à Austin. Une image prise avec la microsonde montre une cellule de cancer du sein noyée dans du collagène, avant (au milieu) et après (en bas) sa destruction par la sonde.

L'appareil combine deux technologies - un laser femtoseconde et une microscopie à fluorescence à deux photons - en une seule sonde flexible miniaturisée. La sonde peut cibler des cellules individuelles dans un espace tridimensionnel, pénétrant jusqu'à 250 micromètres dans les tissus.

La sonde pourrait être une avancée significative pour la chirurgie endoscopique qui nécessite une grande précision, comme la destruction des cellules cancéreuses dispersées dans le tissu cérébral ou l'opération sur des tissus délicats comme les cordes vocales sans les endommager, dit Adela Ben Yakar , professeur adjoint de génie mécanique à l'Université du Texas à Austin. Ben-Yakar a développé la microsonde avec le professeur agrégé de l'Université de Stanford Olav Solgaard et avec Chris Hoy, un étudiant diplômé du laboratoire de Ben-Yakar. La recherche a été publiée dans le numéro du 23 juin de Optique Express .

De petits outils laser flexibles sont souvent utilisés en chirurgie endoscopique pour vaporiser les tissus indésirables. Mais bien qu'ils offrent une plus grande précision que les scalpels conventionnels, les outils laser existants ont tendance à générer beaucoup de chaleur, provoquant des dommages dans les zones entourant le tissu ciblé. La technologie actuelle fait exploser tout ce qui se trouve autour, causant des dégâts considérables, dit Ben-Yakar.

En revanche, les lasers femtosecondes utilisent moins d'énergie que les outils chirurgicaux laser conventionnels et génèrent ainsi moins de chaleur dans les tissus environnants. Parce qu'ils sont capables de détruire les cellules ciblées sans causer de dommages en dehors de la zone cible, ils commencent à être utilisés pour des interventions chirurgicales nécessitant une grande précision : depuis 2003, les ophtalmologistes utilisent des outils de microscope laser femtoseconde pour effectuer Opération de l'œil . Mais les lasers de table actuellement à usage médical sont encombrants, leur utilisation est donc limitée aux zones superficielles du corps, telles que la peau ou les yeux.

De même, la microscopie à fluorescence à deux photons a également trouvé des applications en médecine et en imagerie biomédicale comme moyen d'obtenir des images tridimensionnelles de petites structures. Mais jusqu'à présent, personne ne l'a combiné avec un laser femtoseconde dans un appareil suffisamment petit et flexible pour la chirurgie endoscopique.

Ben-Yakar et ses collègues ont pu combiner les deux dans une sonde portable en utilisant des fibres optiques creuses flexibles pour transmettre la lumière laser, permettant potentiellement aux chirurgiens d'apporter les avantages de la chirurgie au laser femtoseconde aux structures profondes du corps. Vous pouvez effectuer une intervention chirurgicale sur des cellules individuelles sans endommager les cellules saines environnantes, dit-elle. La cicatrisation sera beaucoup plus rapide, et le prélèvement de tissus sera plus précis.

Étant donné que la même sonde est utilisée pour imager les cellules et les détruire, il est possible d'identifier et de traiter simultanément les tissus malades. La microsonde est contrôlée par un logiciel d'imagerie, permettant aux chirurgiens de cibler des cellules individuelles ou d'utiliser des algorithmes capables de détecter les cellules malades à la volée et de les détruire automatiquement. Actuellement, la microsonde laser est encore un outil expérimental. Ses inventeurs l'ont utilisé pour effectuer des interventions chirurgicales sur des cellules cancéreuses cultivées dans des tissus issus de la bio-ingénierie en laboratoire, mais le dispositif n'a pas encore été utilisé sur des animaux ou des humains.

Un problème qui reste à résoudre avant que le dispositif puisse être utilisé sur des patients est de réduire la largeur de la sonde de 15 à 5 millimètres - la taille des outils standards utilisés en chirurgie endoscopique - afin qu'elle soit compatible avec la technologie chirurgicale existante. Si vous voulez être compatible avec les systèmes existants, vous devez réduire la taille, dit Ben-Yakar. Mais quand vous la rendez plus petite, la sonde, l'optique sera plus difficile. Il sera difficile de conserver la résolution actuelle. C'est la prochaine étape.

Rox Anderson , professeur de dermatologie et directeur du Centre Wellman pour la photomédecine au Massachusetts General Hospital , considère le développement de la microsonde comme une étape importante… vers la vaste opportunité d'intégrer des options diagnostiques et thérapeutiques en biomédecine.

cacher