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Dec 29, 2023

Le nouveau système d'imagerie du professeur CI MED pousse l'endoscopie vers le « Saint Graal » en chirurgie du cancer

Un professeur du Carle Illinois College of Medicine (CI MED) et son équipe de recherche ont parcouru un voyage enrichissant, de la paillasse à la salle d'opération, observant leur nouvelle technologie entre les mains de

Un professeur du Carle Illinois College of Medicine (CI MED) et son équipe de recherche ont parcouru un voyage enrichissant depuis la paillasse jusqu'à la salle d'opération, observant leur nouvelle technologie entre les mains des chirurgiens traitant des patients atteints d'un cancer du poumon. Des chercheurs du Cancer Center de l'Illinois (CCIL) ont développé un système d'imagerie endoscopique amélioré qui réalise une amélioration de 60 % par rapport aux systèmes endoscopiques existants approuvés par la FDA. Les travaux s'appuient sur les travaux du laboratoire de biocapteurs, dirigé par le professeur de sciences biomédicales et translationnelles du CI MED, Viktor Gruev, qui est également professeur de génie électrique et informatique à l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign.

L'endoscopie est en train de devenir une norme de soins pour les procédures oncologiques ; cependant, la technologie endoscopique standard à « lumière blanche » ne parvient pas à détecter les cellules cancéreuses. Pour remédier à ce problème, l'équipe de Gruev a conçu un système d'imagerie endoscopique guidée par fluorescence qui intègre son capteur d'image hexachromatique inspiré des crevettes-mantes, un nouvel endoscope rigide personnalisé pour l'imagerie couleur proche infrarouge (NIR) et un faisceau de fibres d'éclairage personnalisé. Les fluorophores – des colorants dans ce cas – sont des composés chimiques fluorescents qui marquent les cellules puis renvoient la lumière lorsqu'ils sont excités par des photons.

Le système bioinspiré va au-delà de la technologie d’imagerie endoscopique traditionnelle du cancer et complète un trio impressionnant. Utilisant plusieurs fluorophores NIR, les nouveaux systèmes imagent plusieurs sondes ciblées sur les tumeurs, quantifient les cellules cancéreuses et détectent les biomarqueurs spécifiques de la tumeur dans des échantillons ex vivo.

« Nous ne nous sommes pas contentés d'améliorer simplement la vision du chirurgien sur le paysage des cellules cancéreuses. Nous sommes allés plus loin en identifiant des biomarqueurs au niveau de l'environnement tumoral afin de fournir aux cliniciens des informations plus précieuses pour une prise de décision plus solide », a déclaré Mebin Abu George, premier auteur de la recherche publiée par les équipes.

Étant donné que de nombreux cancers sont hétérogènes plutôt qu’homogènes, la capacité de voir et d’interpréter divers biomarqueurs confère au système d’imagerie – et aux chirurgiens – un réel avantage.

« Le Saint Graal dans les chirurgies du cancer est d’éliminer toutes les cellules cancéreuses. Nous entrons dans une époque où il est nécessaire d’imager plusieurs médicaments ciblant les tumeurs à cet effet. Notre laboratoire est à l'avant-garde de la conception de technologies d'imagerie dans ce but ; nous sommes les seuls à pouvoir imager plusieurs biomarqueurs proche infrarouge. Le défi reste celui des chimistes qui recherchent les approbations réglementaires afin que les médicaments puissent arriver dans la salle d'opération où nous attendons de les imager pour éradiquer tous les tissus cancéreux », a déclaré Gruev.

Le laboratoire de Gruev connaît du succès depuis plus d'une décennie dans le développement de caméras multispectrales. Ils ont vu les fruits de leur travail se transformer en essais cliniques ; cependant, il s'agit de la première aventure de l'équipe dans le domaine des tests mini-invasifs par endoscopie. Grâce au financement du CCIL, l'équipe de recherche s'est rendue chaque semaine à l'Université de Pennsylvanie pour travailler avec des collaborateurs afin de mettre en œuvre le nouveau système d'imagerie en clinique.

« La cerise sur le gâteau a été notre étude clinique à l'Université de Pennsylvanie, où nous avons amené le système dans la salle d'opération et avons vu les chirurgiens effectuer une résection du cancer. Le chirurgien nous a remis le spécimen. Cela nous a rappelé la raison pour laquelle nous sommes ici : nous ne développons pas seulement un système en théorie ; nous voulons voir une traduction clinique », a déclaré George.

Quelle est la prochaine étape pour l’équipe de recherche ?

« Grâce à la subvention du CCIL, dans le prolongement de ce projet, nous souhaitons étendre notre technologie d'imagerie au-delà des hôpitaux communautaires et des centres de cancérologie aux États-Unis, vers des endroits comme le Bénin, en Afrique, où nous avons un partenariat. Nous voulons innover dans des conceptions intelligentes et rentables pour ceux qui disposent de moins de ressources », a déclaré Gruev.

Bien que l'équipe ait franchi une étape importante dans la conception, le développement et la mise en œuvre de cette nouvelle technologie, elle continuera à poursuivre des études cliniques supplémentaires pour traiter d'autres types de cancer. La recherche de l'équipe est publiée dans l'article « Système d'imagerie endoscopique couleur-proche infrarouge bioinspiré pour la chirurgie guidée du cancer par molécule » dans le Journal of Biomedical Optics (JBO).