« J’étais fasciné par l’idée d’utiliser le génie mécanique pour émuler et mieux comprendre la manière dont le corps humain fonctionne », indique M. Kheiri, qui a commencé ses études de Ph. D. à l’Université de Toronto en 2019.
Ses études aux cycles supérieures lui ont permis d’alimenter sa curiosité et ses activités de recherche portaient sur le développement de plateformes à petite échelle pouvant recréer des organes du corps humain. Au cours de ses explorations, M. Kheiri a développé une nouvelle plateforme qui rend les traitements ciblés contre le cancer plus précis et plus efficaces.
Curiosité et fortuité
C’est par hasard que M. Kheiri a découvert un lien entre les formes des tumeurs et leurs comportements. Au cours d’essais, il a remarqué que certaines tumeurs dérivées de patients adoptaient certaines formes et courbes. Il a donc poussé l’enquête plus loin.
Importance de la forme
Les chercheurs sur le cancer utilisent souvent de petites grappes en 3D de cellules appelées des « sphéroïdes » afin d’étudier les tumeurs en laboratoire. Ces modèles cultivés en laboratoire sont habituellement limités à des formes sphériques, alors que les tumeurs dans le corps prennent diverses formes. « Dans une étude récente sur des personnes atteintes d’un cancer du sein, seulement 20 % des tumeurs étaient de forme sphérique. Si nous n’étudions que les tumeurs sphériques, nous limitons notre compréhension de l’influence des différentes formes rencontrées sur le comportement du cancer. » En effet, des tests plus poussés ont révélé des différences importantes dans les comportements des tumeurs sphériques et des tumeurs en forme de bâtonnets; et des comportements différents exigent des traitements différents.
Plateforme ReSCUE
M. Kheiri a découvert que l’utilisation de modèles de traitement dans une variété de formes et de tailles peut améliorer la précision de la radiothérapie et de la libération de médicaments. Il a élaboré la plateforme ReSCUE (« Recoverable-Spheroid-on-a-Chip with Unrestricted External Shape » : sphéroïde récupérable sur une puce, avec forme externe non contrainte), qui aide à prédire les comportements et le degré d’agressivité des cellules cancéreuses. ReSCUE permet aux chercheurs de cultiver de très petites tumeurs de toutes les formes et de les retirer à des fins d’analyse pour déterminer comment la forme influence la progression du cancer et sa réaction au traitement.
Dans le passé, les tumeurs cultivées sur des puces en laboratoire étaient difficiles à récupérer et à analyser, ce qui limitait les méthodes de recherche à des observations de base au microscope. Grâce à ReSCUE, les chercheurs peuvent réaliser des tests approfondis sur des tumeurs de formes diverses. « Comprendre la manière dont la forme d’une tumeur influence les comportements des cellules peut aider à prédire le degré d’agressivité d’un cancer », ajoute M. Kheiri. « Cela peut également guider les stratégies de traitement, comme la libération de médicaments ou la radiothérapie ciblées. »
Collaboration efficace
Le projet a été mené en collaboration avec le Centre d’oncologie Princess Margaret, qui a fourni à l’équipe de M. Kheiri des cellules de cancer du sein provenant de personnes traitées à cet établissement, à des fins d’expérimentation supplémentaire. L’objectif était de cultiver des cellules dans la puce d’une manière qui émule de vrais tissus du corps humain, afin de raffiner la plateforme.
Perspective d’avenir
Sina Kheiri, maintenant chercheur postdoctoral du CRSNG au Massachusetts Institute of Technology (MIT), continue de perfectionner la plateforme ReSCUE. L’équipe a déposé une demande de brevet américain et compte ajouter des fonctions, comme la simulation de vaisseaux sanguins, afin de rendre leurs modèles encore plus réalistes. « Plus nous pouvons ajouter de fonctions à nos modèles, plus ils se comporteront comme de vraies tumeurs, ce qui signifie de meilleurs essais de médicaments, des thérapies mieux ciblées et, espérons-le, de meilleurs résultats pour les patients. »