Evaluation of the transformation potential of extracellular vesicles using a biosensor in colon cancer
Évaluation du pouvoir transformant des vésicules extracellulaires à l’aide d’un biocapteur dans le cancer du côlon
Résumé
Colorectal cancer (CRC) is the second most deadly cancer in France, making this disease a real public health issue. Despite many therapeutic regimens that have considerably improved patients’ survival, relapses frequently occur because of a minimal residual disease. This is the consequence of a therapeutic resistance carried by a particular subpopulation of tumor cells called cancer stem cells (CSCs). These CSCs remain a challenge to characterize because of their plastic phenotype. To undergo this, a lab-on-a-chip based on the ultra-high frequency dielectrophoresis (UHF-DEP) technique has been developed. This biosensor individually measures the electromagnetic (EM) signature of cells reflecting their intracellular content. Cell lines as well as primary cultures of CRC, cultured in normal or define media to enrich the cell population with differentiated cells or CSCs respectively, were used. The results showed that the EM signature of CSCs is consistently lower than that of differentiated cells. Furthermore, the secretion of extracellular vesicles (EVs) by cancer cells significantly influences tumor progression. Treatment of low aggressive cells with EVs from CSCs revealed a transfer of aggressiveness detectable by the biosensor, sometimes even when conventional tools indicated no variation. This work demonstrates the relevance of this lab- on-a-chip compared to standard biology techniques because it allows a rapid analysis of cells without any labeling. Moreover, a high proportion of CSCs is correlated with a high risk of relapse in CRC, the development of a sorting method based on UHF-DEP would facilitate their early detection in order to adapt the therapeutic management.
Le cancer colorectal (CCR) constitue la deuxième cause de décès par cancer en France, faisant de cette maladie un véritable problème de santé publique. Malgré une prise en charge thérapeutique variée ayant permis d’améliorer considérablement la survie des patients, des rechutes surviennent fréquemment et font suite à une maladie résiduelle minimale. Cette dernière est la conséquence d’une résistance thérapeutique portée par une sous-population de cellules tumorales nommées les cellules souches cancéreuses (CSCs). Ces CSCs demeurent un véritable défi de caractérisation du fait de leur phénotype très plastique. Pour remédier à cela, un laboratoire sur puce basé sur la technique de diélectrophorèse à ultra-haute fréquence (DEP-UHF) a été élaboré. Ce biocapteur mesure individuellement la signature électromagnétique (EM) des cellules reflétant leur contenu intracellulaire. Des lignées cellulaires ainsi que des cultures primaires de CCR, cultivées en milieux normal ou défini pour enrichir respectivement la population cellulaire en cellules différenciées ou en CSCs ont été utilisées. Les résultats ont démontré que la signature EM des CSCs est constamment plus basse que celle des cellules différenciées. De plus, la sécrétion de vésicules extracellulaires (EVs) par les cellules cancéreuses influe considérablement sur la progression tumorale. Le traitement de cellules peu agressives par des EVs provenant de CSCs a mis en évidence un transfert d’agressivité détectable par le biocapteur, parfois même lorsque les outils conventionnels n’indiquaient aucune variation. Ces travaux démontrent la pertinence de ce laboratoire sur puce par rapport aux techniques classiques de biologie car il permet d’analyser rapidement les cellules sans les marquer au préalable. De plus, une forte proportion de CSCs étant corrélée à un risque élevé de rechutes dans le CCR, la mise au point d’une méthode de tri basée sur la DEP-UHF faciliterait leur détection précoce afin d’adapter la prise en charge thérapeutique.
Origine : Version validée par le jury (STAR)