Chaque tumeur possède une adresse moléculaire unique, comme un code postal biologique, qui la distingue des tissus sains et des autres types de cancer. Le problème est que, jusqu'à présent, personne ne disposait d'une carte complète de ces adresses. Personne ne savait précisément où chercher dans le corps humain. Les biomarqueurs naturels (ADN, protéines) sont trop peu nombreux, difficiles à trouver et donnent souvent de fausses alertes, car ils sont également produits par l'activité cellulaire normale. Aujourd'hui, cependant, une équipe de Georgia Institute of Technology Il a élaboré la première version d'un véritable atlas des tumeurs, cataloguant l'activité enzymatique spécifique de 14 types de cancer différents. Grâce à cette carte, des capteurs bio-ingénierés peuvent circuler dans l'organisme, reconnaître le code tumoral et libérer des marqueurs synthétiques détectables par les tests standards. Un seul test pour détecter le cancer du sein, du poumon, de la prostate et onze autres types de cancer.
Le projet qui cartographie tous les cancers
Lorsque Georgia Tech a reçu un contrat de 49,5 millions de dollars de la part duAgence des projets de recherche avancée pour la santé (ARPA-H), l’objectif était clair mais risqué : construire un atlas tumoral capable de guider les tests multi-cancéreux avant que les tumeurs ne deviennent visibles sur les scanners traditionnels. Comme indiqué dans le communiqué de presse officiel, ce n'était pas une garantie d'argent. L'équipe dirigée par le bio-ingénieur Gabe Kwong Il devait prouver que l’idée fonctionnait, sinon le financement s’arrêterait.
Deux ans plus tard, ils ont franchi le seuil critique. L'équipe a construit le premier instrument capable de mesurer l'activité enzymatique autour des tumeurs et des cellules saines, puis l'a utilisé. pour cartographier les signatures moléculaires uniques de 14 types de cancer différents. Cet atlas tumoral est la base de la conception de capteurs qui circulent dans le corps, reconnaissent le « code-barres » spécifique d’une tumeur et libèrent des marqueurs facilement détectables dans le sang.
Comme l’explique Kwong :
Si je souhaite envoyer un capteur vers une région spécifique du corps, il n'existe aucun moyen de le cibler aujourd'hui. Nous l'administrons par voie systémique, et il se propage dans les tissus. L'avantage réside dans le fait que nous définissons désormais les sites tissulaires grâce à un code-barres moléculaire spécifique. Lorsqu'un capteur est administré par voie systémique, il ne devrait s'activer que lorsque le code-barres correspond au tissu local.
Pourquoi un atlas des tumeurs était nécessaire
Environ 20 % des personnes dans le monde développeront un cancer au cours de leur vie (40 % en Amérique, selon leSociété américaine du cancer). La plupart sont détectés à un stade avancé, lorsque le traitement est plus difficile, coûteux et moins efficace. Les méthodes de dépistage actuelles (coloscopie, mammographie, dosage du PSA) sont efficaces, mais chacune ne détecte qu'un seul type de cancer à la fois. Et souvent, elles ne le font que lorsque la tumeur est déjà suffisamment volumineuse pour être visible.
La recherche de biomarqueurs naturels (ADN tumoral circulant, protéines spécifiques) se heurte à un problème : ces substances sont présentes en quantités infimes et sont également produites par l'activité cellulaire normale, générant des faux positifs. Les capteurs traditionnels ne savent pas où chercher. Ils s'activent partout, créant un bruit de fond au lieu de signaux clairs.
Le projet CODA (Atlas du cancer et de la dégradation des organes) Ils ont changé d'approche. Au lieu de rechercher des molécules rares dans le sang, l'équipe a cartographié l'activité enzymatique autour des tumeurs. Chaque type de cancer possède un profil enzymatique unique, comme une empreinte moléculaire. C'est comme avoir une adresse précise au lieu de se promener en espérant croiser quelqu'un par hasard.
Comment fonctionnent les capteurs intelligents
Dans la deuxième phase du projet, l'équipe finalise l'atlas tumoral et teste trois types de capteurs différents. Tous utilisent la « logique moléculaire » pour reconnaître les cellules tumorales et y répondre. Cela fonctionne comme un système d'authentification multifactorielle : une seule enzyme ne suffit pas ; plusieurs signaux enzymatiques au même endroit sont nécessaires pour activer le capteur.
Lorsque le capteur reconnaît le code complet (la combinaison spécifique d'enzymes pour cette tumeur), il libère un marqueur synthétique dans le sang. Ce marqueur est conçu pour être facilement détectable par les tests de laboratoire standard, sans le bruit de fond des biomarqueurs naturels.
Ross Uhrich, responsable de programme à l'ARPA-H qui supervise le projet CODA, souligne que « les études préliminaires sur des modèles précliniques sont très prometteuses. Les prototypes de capteurs de l'équipe surpassent déjà les biomarqueurs comparables du marché pour détecter les petites tumeurs. »
Comme cela s’est déjà produit avec d’autres technologies de diagnostic innovantes, l’objectif est de parvenir à des tests fiables, abordables et accessibles à grande échelle.
Un atlas du cancer en constante évolution
Kwong collabore avec John Blazeck de École de génie chimique et biomoléculaire e Peng Qiu de Département de génie biomédical de Coulter à Georgia Tech. Parmi les principaux partenaires figurent la bio-ingénierie Vallée de Danino de L'Université de Columbia e Min Xue de Système de santé du mont Sinaï.
La première version de l'atlas des tumeurs inclut plusieurs modèles pour chaque type de cancer, démontrant ainsi l'efficacité de l'approche. L'atlas est conçu comme un document évolutif : à mesure que de nouvelles données arrivent, la carte s'étoffe et s'affine. À l'avenir, il sera également mis à la disposition d'autres chercheurs souhaitant développer de nouveaux outils de dépistage du cancer.
« Le principe fondamental est que le traitement du cancer du sein est différent du traitement du cancer du poumon, qui est différent du traitement des tissus pulmonaires sains », explique Kwong.
Chaque tissu possède sa propre signature, comme un quartier aux caractéristiques architecturales uniques.
De la science-fiction à la clinique
Tout cela vous paraît incroyable ? Ça l'est. Le modèle ARPA-H est conçu pour accélérer les projets de santé à haut risque qui nécessitent des investissements massifs. Kwong estime qu'avec l'approche de recherche traditionnelle, il aurait fallu 20 à 30 ans pour obtenir ce résultat. Le projet CODA vise à y parvenir dans 3 à 5 ans : 2028-2030.
« C'est une question d'échelle et de portée », explique Kwong. « Avec une approche de recherche classique, je ne suis pas sûr d'y parvenir. Cette approche condense tout et permet de réaliser le travail en trois à cinq ans. »
Une fois l'atlas tumoral finalisé et les capteurs validés, l'objectif est de commercialiser des tests multi-cancers pouvant être déployés à grande échelle. Ces tests pourraient remplacer les mammographies, les coloscopies et le dosage du PSA. avec un seul test sanguin capable de détecter 14 types de cancer différents lorsqu'ils sont encore petits et curables.
La prochaine fois qu'un capteur circulera dans le corps et reconnaîtra le code moléculaire d'une tumeur invisible, ce ne sera pas par chance. Ce sera parce qu'il possédait une carte.
Et il savait exactement où chercher.
