Découverte des mécanismes des métastases du cancer du sein, offrant une cible de traitement

La caractéristique la plus mortelle de tout cancer est la métastase, c’est-à-dire la propagation des cellules cancéreuses dans tout le corps. Une nouvelle recherche menée par Penn State révèle pour la première fois les mécanismes derrière la façon dont les cellules cancéreuses du sein peuvent envahir les tissus sains. La découverte, montrant qu’une protéine motrice appelée dynéine alimente le mouvement des cellules cancéreuses dans des modèles de tissus mous, offre de nouvelles cibles cliniques contre les métastases et pourrait potentiellement changer fondamentalement la façon dont le cancer est traité.

“Cette découverte marque un changement de paradigme à bien des égards”, a déclaré Erdem Tabdanov, professeur adjoint de pharmacologie à Penn State et auteur co-correspondant principal de l’étude, récemment publiée dans la revue Science avancée. “Jusqu’à présent, la dynéine n’a jamais été impliquée dans la fourniture de la force mécanique nécessaire à la motilité des cellules cancéreuses, c’est-à-dire leur capacité à se déplacer elles-mêmes. Nous pouvons maintenant voir que si vous ciblez la dynéine, vous pourriez effectivement arrêter la motilité de ces cellules et, par conséquent, arrêtez la dissémination métastatique.

Le projet a commencé comme une collaboration entre le Département de génie chimique de Penn State et le Penn State College of Medicine, avant de se transformer en un partenariat multi-institutionnel avec des chercheurs du centre médical de l’Université de Rochester, du Georgia Institute of Technology, de l’Université Emory et de l’US Food. et Administration des médicaments.

Les chercheurs ont utilisé la microscopie en direct pour observer la migration de cellules vivantes du cancer du sein dans deux systèmes différents calqués sur le corps humain. Le premier système, un réseau bidimensionnel de fibres de collagène, a révélé comment les cellules cancéreuses se déplacent à travers une matrice extracellulaire qui entoure les tumeurs et a montré que la dynéine était la clé du mouvement des cellules cancéreuses. Le deuxième système était un modèle tridimensionnel développé par une équipe dirigée par Amir Sheikhi, Dorothy Foehr Huck et J. Lloyd Huck Early Career Chair in Biomaterials and Regenerative Engineering et professeur adjoint de génie chimique et de génie biomédical à Penn State.

Le deuxième système a été conçu pour imiter les tissus mous à l’aide d’un réseau de particules microscopiques d’hydrogel ou de microgels liés entre eux selon des formes semblables à celles d’une tumeur. Comme dans le modèle bidimensionnel, les chercheurs ont découvert dans le modèle tridimensionnel que la dynéine était « indispensable » à la propagation ou aux métastases des cellules cancéreuses.

“En utilisant ces modèles tridimensionnels qui imitent partiellement une tumeur, nous avons découvert que si nous bloquons la dynéine, les cellules cancéreuses ne peuvent pas se déplacer et infiltrer efficacement les tissus solides”, a déclaré Sheikhi. “Dans les deux modèles, nous avons constaté que la dynéine est extrêmement importante pour la locomotion cellulaire, ce qui suggère une toute nouvelle méthode de gestion du cancer. Au lieu de tuer les cellules cancéreuses par radiothérapie ou chimiothérapie, nous montrons comment les paralyser. C’est une excellente nouvelle car vous n’avez pas vraiment besoin de tuer les cellules, ce qui est une approche sévère qui cible à la fois les cellules cancéreuses et saines. Au lieu de cela, vous devez simplement empêcher les cellules cancéreuses de se déplacer.

Tabdanov a expliqué que la « paralysie » cellulaire pourrait s’avérer être une stratégie de traitement efficace contre le cancer par rapport aux traitements chimiothérapeutiques, car après l’ablation chirurgicale de la tumeur principale, elle pourrait empêcher le cancer de se propager sans endommager les tissus et les cellules sains.

“L’astuce de la chimiothérapie est de tuer les cellules cancéreuses un peu plus rapidement que le reste du corps. C’est une course contre la montre”, a déclaré Tabdanov. “La chimiothérapie cause beaucoup de dommages aux tissus normaux et sains du corps alors qu’elle est en train de tuer le cancer. Si nous jugions plutôt le cancer, l’arrêtions dans son élan, nous pourrions garder les parties saines du corps en bonne santé.”

Les chercheurs ont noté que tout traitement clinique potentiel est encore loin, car ils n’ont pas encore mené d’essais sur l’homme ou l’animal. Sheikhi a déposé plusieurs brevets liés à la plateforme de son équipe et prévoit d’utiliser la technologie pour étudier une myriade de maladies, notamment d’autres cancers.

“Nous sommes très enthousiasmés par cette collaboration avec le Penn State College of Medicine et nos laboratoires travaillent en étroite collaboration sur d’autres projets”, a déclaré Sheikhi. “Je pense que ces plateformes pourraient un jour permettre une médecine et un traitement personnalisés contre le cancer et, espérons-le, contre de nombreuses autres maladies.”

Les autres auteurs de l’article sont Yerbol Tagay du Penn State College of Medicine ; Sina Kheirabadi et Zaman Ataie du Département de génie chimique de Penn State ; Rakesh Singh du centre médical de l’Université de Rochester ; Denis Tsygankov de l’Institut de technologie de Géorgie et de l’Université Emory ; et Olivia Prince, Ashley Nguyen, Alexander Zhovmer et Xuefei Ma de la Food and Drug Administration des États-Unis.