bruce Anane
Les sonobiopsies génèrent des données génétiques et moléculaires pour éclairer les décisions de traitement des maladies cérébrales
La barrière hémato-encéphalique, la façon dont le corps protège les tissus cérébraux sensibles contre les virus, les toxines et autres substances nocives présentes dans le sang, peut poser un problème aux médecins qui soignent des patients suspectés de maladies cérébrales telles que le cancer. Les informations moléculaires et génétiques seraient utiles pour confirmer un diagnostic et orienter les décisions de traitement, mais ces molécules sont normalement confinées au cerveau, à travers la barrière. Les neurochirurgiens effectuent régulièrement des biopsies chirurgicales du cerveau pour obtenir ces données sur les tumeurs cérébrales, mais de telles procédures comportent des risques et ne sont pas réalisables pour toutes les tumeurs ou de nombreux autres types de maladies cérébrales.
Des chercheurs de l’Université de Washington à Saint-Louis ont développé une technique anatomiquement précise appelée sonobiopsie qui utilise des ultrasons et des microbulles pour détruire temporairement la barrière et permettre à l’ARN, à l’ADN et aux protéines du cerveau de s’infiltrer dans le sang, où ils peuvent être détectés et analysés. . . Les chercheurs ont développé et testé auparavant la technique sur des animaux. Dans une nouvelle étude, disponible en ligne dans la revue NPJ Precision Oncology, ils ont montré que la technique est réalisable et sûre pour une utilisation chez l’homme et pourrait ouvrir la porte à des biopsies non invasives pour les tumeurs cérébrales suspectées et d’autres maladies cérébrales.
« L’imagerie par résonance magnétique (IRM) a révolutionné le domaine du diagnostic des maladies cérébrales dans les années 1980 et 1990 en permettant l’imagerie structurelle et fonctionnelle du cerveau », a-t-il déclaré. Eric C. Leuthardt, MD, co-auteur principal de l’article et co-inventeur de la technologie. Leuthardt est professeur Shi Hui Huang de neurochirurgie et professeur de génie biomédical, de génie mécanique et de neurosciences. « La sonobiopsie est la troisième révolution, la révolution moléculaire. Grâce à cette technique, nous pouvons obtenir un échantillon de sang qui reflète l’expression des gènes et les caractéristiques moléculaires au niveau du site d’une lésion cérébrale. C’est comme subir une biopsie cérébrale sans les dangers d’une chirurgie cérébrale. »
La technique a été lancée par Leuthardt et Hong Chen, Ph.D., professeur agrégé de génie biomédical et de neurochirurgie. Leuthardt est directeur et membre de Chen de la Division de neurotechnologie du Département de neurochirurgie, qui se concentre sur une recherche intensément multidisciplinaire pour créer des solutions d’ingénierie innovantes pouvant être appliquées aux patients atteints de maladies neurologiques. L’Université de Washington détient un brevet sur la technologie de sonobiopsie.
La procédure fonctionne en utilisant des ultrasons focalisés pour cibler une lésion cérébrale avec une précision extrême, puis en injectant des microbulles dans la circulation sanguine. Les microbulles se déplacent jusqu’à l’endroit ciblé puis éclatent, créant de minuscules trous dans la barrière hémato-encéphalique qui se ferment en quelques heures, ne laissant aucun dommage permanent. Cette fenêtre de temps est suffisamment longue pour que les biomolécules de la lésion s’échappent dans le sang, où elles peuvent être collectées par une prise de sang normale.
« Nous avons essentiellement lancé un nouveau domaine d’étude sur les pathologies cérébrales », a déclaré Chen, l’autre co-auteur principal de l’article et co-inventeur de la technologie. « Grâce à cette capacité d’accéder de manière non invasive et non destructive à chaque partie du cerveau, nous pouvons obtenir des informations génétiques sur les tumeurs avant de procéder à une intervention chirurgicale, ce qui aiderait un neurochirurgien à déterminer la meilleure façon d’aborder la chirurgie. S’ils voient quelque chose de suspect à l’imagerie, ils peuvent confirmer si une tumeur est récurrente ou non. Nous pouvons désormais commencer à poser des questions sur les maladies pour lesquelles des biopsies chirurgicales ne sont pas réalisées, telles que les troubles neurodéveloppementaux, neurodégénératifs et psychiatriques.
Jusqu’à présent, les chercheurs ont utilisé un appareil à ultrasons disponible dans le commerce intégré à un scanner IRM. L’installation est coûteuse et limitée aux espaces ayant accès à l’IRM. Pour simplifier la procédure, l’équipe de Chen a créé une sonde à ultrasons portable et l’a connectée à un pointeur stéréotaxique couramment utilisé par les neurochirurgiens pour localiser les lésions cérébrales. L’appareil a été intégré au flux de travail clinique sans nécessiter de formation supplémentaire pour les neurochirurgiens.
« C’est très facile à utiliser », a déclaré Leuthardt. « Nous l’avons utilisé en salle d’opération pour cette étude, mais il pourrait également être utilisé en clinique ou au chevet du patient à l’hôpital. Il s’agit d’un pas en avant vers la démocratisation de l’accès aux diagnostics avancés. Nous pouvons interroger le cerveau des patients et nous n’avons pas besoin d’un scanner de haute technologie valant plusieurs millions de dollars pour le faire. »
À l’aide de cet appareil, les chercheurs ont réalisé des sonobipsies sur cinq personnes atteintes de tumeurs cérébrales. Ensuite, les tumeurs ont été retirées chirurgicalement selon les normes de soins. Avec Chen et Leuthardt, l’équipe de recherche comprenait les co-premiers auteurs Jinyun Yuan, PhD, chercheur scientifique ; ET Lu Xu ET Chih-Yen Chientous deux étudiants diplômés du département de génie biomédical de la McKelvey School of Engineering de l’Université de Washington.
L’analyse des échantillons de sang prélevés avant et après la sonication a montré que la technique augmentait l’ADN tumoral circulant de 1,6 à 5,6 fois, selon le type spécifique d’ADN analysé. L’ADN tumoral circulant contient des informations vitales sur les altérations génétiques de la tumeur d’un patient qui déterminent l’agressivité avec laquelle la tumeur doit être traitée. De plus, aucun signe de dommage au tissu cérébral n’a été trouvé, ce qui indique que la procédure est sûre.
Chen et Leuthardt ont publié leur premier article décrivant la sonobiopsie en 2018, et le potentiel de cette technique a été rapidement reconnu.
« Il existe déjà plusieurs sites évaluant la sonobiopsie dans le cadre d’essais cliniques à travers le monde », a déclaré Chen. « Lors d’une conférence à laquelle j’ai assisté récemment, il y avait une séance entière consacrée aux sonobiopsies. Ce projet illustre la science d’équipe. Depuis l’introduction du concept de sonobiopsie en 2018 jusqu’à la publication de cette étude clinique, il s’agissait d’un effort conjoint impliquant plusieurs chercheurs. »
Article original: La biopsie cérébrale non invasive par échographie est réalisable et sûre chez l’homme
Plus de: Université de Washington à Saint-Louis | École d’ingénierie McKelvey
