Een team van natuurkundigen van het Institut Lumière Matière (CNRS/Université Claude Bernard Lyon 1), in samenwerking met het Cancer Research Centre van Lyon (CNRS/INSERM/ Université Claude Bernard Lyon 1/Centre Léon Bérard/Hospices civils de Lyon), heeft het potentieel aangetoond van een beeldvormende techniek die alleen gebaseerd is op de fysieke eigenschappen van tumoren. Het kan populaties van kwaadaardige cellen differentiëren en controleren hoe effectief een behandeling tegen kanker is. deze resultaten, gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven op 8 januari, 2019, zou moeten helpen bij het ontwerpen van nieuwe therapeutische moleculen en bij het personaliseren van behandelingen.

Ondanks een goed begrip van de biologie van kanker, 90 procent van de experimentele medicijnen faalt tijdens klinische onderzoeken. Onderzoekers vermoeden ook dat de mechanische eigenschappen van tumoren de ziekteprogressie en de werkzaamheid van de behandeling beïnvloeden. Hoewel we tumorelasticiteit globaal kunnen evalueren, het is moeilijker om de lokale stijfheid diep van binnen te meten en om te zien of de kern van de tumor weerstand biedt aan het binnendringen van therapeutische vloeistoffen. Om deze fysieke eigenschappen te onderzoeken, de onderzoekers gebruikten een contactloze beeldvormingstechniek waarvoor geen contrastmiddelen nodig zijn, en daarom de weefselfunctie niet verstoort, gebruik makend van de natuurlijke oneindig kleine trillingen van materie.

Om het gedrag van colorectale tumoren in vitro te recapituleren, de onderzoekers creëerden organoïden, bolletjes met een diameter van 0,3 mm gevormd door de aggregatie van tumorcellen. Ze richtten een rode laserstraal op deze objecten. De oneindig kleine trillingen van het monster, gegenereerd door thermische agitatie, de kleur van de lichtstraal die het monster verlaat zeer licht wijzigen. Door dit licht te analyseren, er wordt een kaart gemaakt van de mechanische eigenschappen van de modeltumoren. Hoe stijver het door de laser gescande gebied, hoe sneller de trillingen, en, op een manier die vergelijkbaar is met het Doppler-effect, hoe groter de kleurverandering.

Van organoïden bestaande uit twee cellijnen met verschillende maligniteiten, de onderzoekers hebben aangetoond dat ze de twee celtypes konden onderscheiden van hun mechanische eigenschappen. Dergelijke informatie is cruciaal omdat het de diagnose van biopsie-analyse kan verfijnen en een betere beoordeling van de tumorgraad kan bieden. Met deze techniek zijn ook lokale variaties in mechanische eigenschappen na een medicamenteuze behandeling gevolgd:het centrum van de tumor blijft langer stijf dan de rand, het aantonen van de werkzaamheidsgradiënt van de behandeling. Dus lokale meting van mechanische eigenschappen zou de totale vernietiging van de tumor kunnen bevestigen en helpen bij het kiezen van een zo laag mogelijke behandelingsdosis en duur.

Deze benadering maakt het mogelijk om de impact van mechanische eigenschappen op de therapeutische respons te onderzoeken. Het moet leiden tot meer voorspellende in vitro tumormodellen voor het testen van nieuwe therapeutische moleculen en voor gecombineerde therapieën, die bijvoorbeeld inwerken op weefselstijfheid om de penetratie van actieve moleculen in het centrum van de tumor te versnellen. Het zou ook nieuwe indicatoren kunnen bieden om clinici te begeleiden bij het personaliseren van therapieën.