Un nouvel outil de recherche pour le cancer du sein

A new optical imaging system developed at Columbia University uses red and near-infrared light to identify breast cancer patients who will respond to chemotherapy. The imaging system may be able to predict response to chemotherapy as early as two weeks after beginning treatment.

Findings from a first pilot study of the new imaging system -- a noninvasive method of measuring blood flow dynamics in response to a single breath hold -- were published today in Radiology.

The optical imaging system was developed in the laboratory of Andreas Hielscher, professor of biomedical engineering and electrical engineering at Columbia Engineering and professor of radiology at Columbia University Irving Medical Center.

"There is currently no method that can predict treatment outcome of chemotherapy early on in treatment, so this is a major advance," says Hielscher, co-leader of the study, who is also a member of the Breast Cancer Program at the Herbert Irving Comprehensive Cancer Center at NewYork-Presbyterian/Columbia University Irving Medical Center. His dynamic optical tomographic breast imaging system generates 3D images of both breasts simultaneously. The images enable the researchers to look at blood flow in the breasts, see how the vasculature changes, and how the blood interacts with the tumor. He adds,

"This helps us distinguish malignant from healthy tissue and tells us how the tumor is responding to chemotherapy earlier than other imaging techniques can."

Neoadjuvant chemotherapy, given for five to six months before surgery, is the standard treatment for some women with newly diagnosed invasive, but operable, breast cancer. The aim of neoadjuvant chemotherapy is to eliminate active cancer cells -- producing a complete response -- before surgery. Those who achieve a complete response have a lower risk of cancer recurrence than those who do not. However, fewer than half of women treated with neoadjuvant chemotherapy achieve a complete response.

"Patients who respond to neoadjuvant chemotherapy have better outcomes than those who do not, so determining early in treatment who is going to be more likely to have a complete response is important," says Dawn Hershman, MD, leader of the Breast Cancer Program at the Herbert Irving Comprehensive Cancer Center at NewYork-Presbyterian/Columbia and co-leader of the study. "If we know early that a patient is not going to respond to the treatment they are getting, it may be possible to change treatment and avoid side effects."

The researchers had suspected that looking at the vasculature system in breasts might hold a clue. Breast tumors have a denser network of blood vessels than those found in a healthy breast. Blood flows freely through healthy breasts, but in breasts with tumors, blood gets soaked up by the tumor, inhibiting blood flow. Chemotherapy drugs kill cancer cells, but they also affect the vasculature inside the tumor. The team thought they might be able to pick optical clues of these vascular changes, since blood is a strong absorber of light.

The researchers analyzed imaging data from 34 patients with invasive breast cancer between June 2011 and March 2016. The patients comfortably positioned their breasts in the optical system, where, unlike mammograms, there was no compression.

The investigators captured a series of images during a breath hold of at least 15 seconds, which inhibited the backflow of blood through the veins but not the inflow through the arteries. Additional images were captured after the breath was released, allowing the blood to flow out of the veins in the breasts. Images were obtained before and two weeks after starting chemotherapy. The researchers then compared the images with the patients' outcomes after five months of chemotherapy. They found that various aspects of the blood inflow and outflow could be used to distinguish between patients who respond and those who do not respond to therapy. For example, the rate of blood outflow can be used to correctly identify responders in 92.3 percent of patients, while the initial increase of blood concentration inside the tumor can be used to identify non-responders in 90.5 percent of patients.

"If we can confirm these results in the larger study that we are planning to begin soon, this imaging system may allow us to personalize breast cancer treatment and offer the treatment that is most likely to benefit individual patients," says Hershman, who is also a professor of medicine and epidemiology at Columbia University Irving Medical Center.

Researchers are also studying other imaging technologies for breast cancer treatment monitoring, such as MRI, X-ray imaging, and ultrasound, but Hielscher notes that these have not yet shown as much promise as this new technology.

"X-ray imaging uses damaging radiation and so is not well-suited for treatment monitoring, which requires imaging sessions every two to three weeks," he says. "MRIs are expensive and take a long time, from 30-90 minutes, to perform. Because our system takes images in less than 10 minutes and uses harmless light, it can be performed more frequently than MRI."

Hielscher and Hershman are currently refining and optimizing the imaging system and planning a larger, multicenter clinical trial. They hope to commercialize their technology in the next three to five years.


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Un nouveau système d'imagerie optique mis au point à l'Université de Columbia permet de savoir qui va répondre à la chimiothérapie parmi les patientes atteintes de cancer du .Le système d'imagerie peut être en mesure de prédire le traitement dès que possible.

Les résultats d'une première étude pilote du nouveau système d'imagerie - une méthode non invasive de mesure de la dynamique du flux sanguin en une seule respiration - sont publiés aujourd'hui en Radiologie.

Andreas Hielscher, professeur de génie biomédical et de génie électrique à l'Université Columbia et professeur de radiologie à l'Université Columbia Irving Medical Center.

"Hielscher, co-chef de l'étude, qui est également un membre du programme de cancer du sein au Herbert Irving Comprehensive Cancer Center à New York-Presbytérien / Columbia University Irving Medical Center.Sa tomographie optique dynamique imagerie 3D des deux seins Les images permettent aux chercheurs d'observer le flux sanguin dans les seins, de voir comment le système vasculaire change et comment le sang interagit avec la tumeur.

"Cela nous aide à distinguer les tissus malins des tissus sains et nous dit comment la tumeur répond à la chimiothérapie par rapport aux autres techniques d'imagerie."

La chimiothérapie néoadjuvante, administrée de cinq à six mois avant la chirurgie, est le traitement standard pour certaines femmes atteintes d'un cancer du sein invasif, mais opérable et nouvellement diagnostiqué. Le but de la chimiothérapie néoadjuvante est d'éliminer le risque de cancer. De distinduer celles qui atteignent un risque total de récurrence du cancer de celles qui n'atteignent pas ce risque. Toutefois, moins de la moitié des femmes traitées par chimiothérapie néoadjuvante obtiennent une réponse complète.

«Les patientes qui répondent à la chimiothérapie néoadjuvante sont plus susceptibles que les autres d'atteindre une réponse complète», explique Dawn Hershman, MD, chef du programme de cancer du sein au Herbert Irving Comprehensive Cancer Center de New York-Presbyterian / Columbia et co-leader de l'étude. "Si nous savons qu'un patient ne va pas répondre au traitement, il peut être possible de changer de traitement et éviter les effets secondaires."

Les chercheurs avaient soupçonné que s'ils regardaient le système vasculaire dans les seins cela pourrait donner un indice. Les tumeurs du sein ont un réseau de vaisseaux sanguins plus dense que ceux qui se trouvent dans un sein sain. Le sang circule librement à travers des seins sains, mais dans les seins avec des tumeurs, le sang est absorbé par la tumeur, ce qui inhibe le flux sanguin. Les médicaments de chimiothérapie tuent les cellules cancéreuses, mais ils affectent également le système vasculaire à l'intérieur de la tumeur. L'équipe a pensé qu'ils pourraient être en mesure de choisir des indices optiques de ces changements vasculaires.

Les patientes ont été diagnostiquées avec un cancer du sein entre juin 2011 et mars 2016. Le confort pour les patiente a été amélior dans le système optique, où, contrairement aux mammographies, il n'y avait pas de compression du sein.

Les enquêteurs ont capturé une série d'images pendant une respiration d'au moins 15 secondes, ce qui a inhibé l'écoulement du sang à travers les veines, mais pas l'afflux à travers les artères. Des images supplémentaires ont été capturées après la respiration, permettant au sang de couler dans les seins. Ont été obtenus avant et après la chimiothérapie. Les chercheurs ont ensuite comparé les images avec les résultats des patients après cinq mois de chimiothérapie. Ils ont constaté que divers aspects de l'afflux et de l'écoulement pouvaient être utilisés entre les patients qui ne répondent pas au traitement. 92,3% des patients, tandis que l'augmentation initiale de la concentration sanguine dans la tumeur peut être utilisée pour identifier les non-répondeurs chez 90,5% des patients.

"Si nous pouvons confirmer ces résultats dans notre étude, nous pouvons voir que cette approche est plus susceptible de bénéficier à des patients individuels", explique Hershman, qui est également professeur de médecine et d'épidémiologie à l'Université Columbia Irving Medical Center.

Les chercheurs étudient également d'autres technologies d'imagerie pour la surveillance du traitement du cancer du sein, comme l'IRM, l'imagerie par rayons X et l'échographie, mais Hielscher note que ces nouvelles technologies ne sont pas prometteuses.

«L'imagerie par rayons X utilise des radiations nocives et convient bien à la surveillance du traitement, qui nécessite des séances d'imagerie toutes les deux ou trois semaines», explique-t-il. "Les IRM coûtent cher et prennent beaucoup de temps, de 30 à 90 minutes, à
performer. Parce que notre système prend des images en moins de 10 minutes et utilise une lumière inoffensive, il peut être effectué plus fréquemment que l'IRM. »Hielscher et Hershman affinent et optimisent actuellement le système d'imagerie et planifient un essai clinique multicentrique plus vaste. la technologie dans les trois à cinq prochaines années.

Dans le traitement du cancer du sein, il est très important de caractériser le plus rapidement possible le profil moléculaire et génétique de la tumeur dont souffre la patiente.

Chez certaines malades, on peut évaluer le risque de métastases en mesurant la concentration de protéines HER2, situées à la surface des cellules cancéreuses. Des chercheurs suisses ont mis au point un nouveau système particulièrement rapide et fiable pour identifier ces protéines dans les tumeurs. Cette analyse permet aux médecins de choisir la meilleure option thérapeutique pour la malade.

Cet outil très novateur permet de réaliser une évaluation précise du type de cancer en seulement quelques minutes, contre plusieurs heures avec les méthodes classiques. Le système se présente sous la forme d'une puce composée de verre et de silicium et traversée par un réseau de canaux de 100 microns de diamètre. Un échantillon de la tumeur est placé à l'intérieur de la puce puis mis en contact avec un sérum contenant des anticorps. Ces derniers ont été modifiés de manière à ne s'arrimer qu'aux protéines HER2. Grâce à cette méthode, les médecins peuvent détecter, en combinant fluorescence et microfluidique, avec une extrême précision et très rapidement, la quantité de protéines recherchées.

Grâce à ce système, qui associe de techniques différentes, les médecins peuvent atteindre un très haut niveau de fiabilité : des analyses avec cette méthode sur 76 échantillons de tumeurs ont permis de ramener à trois le nombre de résultats ambigus, contre 27 par les méthodes traditionnelles.

« Pour l'instant, nous avons testé notre système avec la protéine HER2, mais notre technique peut sans problème être utilisée pour détecter d'autres biomarqueurs présents dans différents types de cancers », souligne Ata Tuna Ciftlik, l'un des chercheurs.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

EPFL

TORONTO, le 26 févr. 2013 /CNW/ - Des chercheurs de Vancouver examinent comment les cellules du cancer du sein chez les patients mutent et évoluent au fil du temps, permettant parfois à la maladie de devenir résistante aux traitements.

Grâce à une subvention de 1,25 M$ de la Société canadienne du cancer, le Dr Sam Aparicio et son équipe trouveront des réponses sur la manière dont le cancer du sein se produit, évolue et subit des mutations. Les chercheurs, à l'aide de techniques de pointe, analyseront l'ADN du cancer du sein cellule par cellule et observeront comment les cellules s'adaptent à différentes conditions, comme les médicaments de chimiothérapie par exemple. Cette recherche devrait avoir des retombées mondiales pour la compréhension de la maladie et l'amélioration du diagnostic, des traitements et de la survie des patients.

« Le cancer est une cible mouvante. En prédisant ses modes d'action et sa direction, nous nous donnons un avantage énorme pour mieux comprendre la maladie et la façon de le stopper », de dire le Dr Aparicio, chercheur principal à l'Agence du cancer de la Colombie-Britannique.

À ce jour, les scientifiques n'ont qu'une compréhension rudimentaire de la manière dont se produisent les changements génétiques dans les tumeurs cancéreuses du sein. En évoluant, les cellules cancéreuses se comportent différemment, elles peuvent devenir résistantes aux traitements et envahir d'autres parties du corps.

Mais de récents progrès technologiques - comme la nouvelle génération d'appareils de séquençage d'ADN, combinée à des algorithmes informatiques et des modèles statistiques de pointe - ont permis à l'équipe de Vancouver d'analyser des milliards de données génétiques provenant d'échantillons de tumeurs, pour identifier, parmi les milliers de mutations, celles qui causent le cancer et celles qui sont inoffensives.

« C'est comparable au fonctionnement de Google, quand vous tapez un terme pour effectuer une recherche et qu'il vous fournit des résultats, affirme le Dr Sohrab Shah, un scientifique travaillant avec le Dr Aparicio à l'Agence du cancer de la Colombie-Britannique. Grâce à cette technologie permettant un séquençage rapide du génome, nous pouvons maintenant recueillir une immense quantité de renseignements sur l'ADN des cellules cancéreuses, et les interpréter en utilisant des approches informatiques. »

« C'est l'un des moments les plus transformateurs de la recherche sur le cancer depuis des décennies », déclare le Dr Shah.

Dans cette étude, l'équipe du Dr Aparicio a mis plus précisément l'accent sur une forme agressive de cancer du sein nommée triple négatif. Il n'existe actuellement aucun traitement ciblé contre ce type particulier de cancer du sein.

« Ce peut être une maladie dévastatrice, car elle risque davantage de se propager et de réapparaître », dit le Dr Aparicio. Cette recherche nous amènera au stade où nous apprendrons comment vaincre ces tumeurs en constante évolution en combinant des médicaments. »

Au Canada, le cancer du est l'une des principales causes de maladie et de décès chez les femmes, et nous avons désespérément besoin de nouvelles options pour mieux le comprendre, le diagnostiquer et le traiter. L'an passé, près de 23 000 Canadiennes ont reçu un diagnostic de cancer du sein et plus de 5000 femmes ont succombé à cette maladie.

Des chercheurs français ont élaboré un nouvel outil de recherche sur le cancer du sein, à partir de greffes de tumeurs humaines sur les souris.


Les travaux sont décrits dans une étude publiée dans la revue Clinical Cancer Research -datée de dimanche- de l'Association américaine de recherche contre le cancer.

Les chercheurs, selon l'Institut Curie, ont greffé chez des souris des prélèvements de cancers du sein humain. Vingt-cinq modèles de souris de tumeurs du sein de profils biologiques différents ont ainsi pu être établis.

«En raison de leur similitude avec les tumeurs des patientes, ces modèles représentent un outil exceptionnel pour tester l'efficacité de nouvelles molécules, adapter les traitements aux caractéristiques des tumeurs, comprendre la résistance à certains traitements, tout en limitant les essais thérapeutiques chez les malades», selon un communiqué de l'Institut Curie.

Ces travaux coordonnés par Marie-France Poupon dans l'Unité Inserm 612 «Génotoxicologie, signalisation et radiothérapie expérimentale" représentent "la plus grande série de modèles de tumeurs du sein humaines greffées sur des animaux, à ce jour», explique l'Institut Curie.

Cet outil de recherches issu de six ans de travaux est le fruit de la collaboration de «l'ensemble des spécialistes de l'Institut Curie et de l'Inserm, oncologistes médicaux, chirurgiens, anatomopathologistes et biologistes».

Le travail des chercheurs se poursuit pour élargir cette série de modèles de tumeurs à d'autres types de cancers tels que les mélanomes, les tumeurs de l'enfant, mais aussi les cancers du poumon, des voies aérodigestives supérieures, de l'ovaire, de la prostate, du côlon.

Avec 42 000 nouveaux cas par an en France, le cancer du sein est le cancer le plus fréquemment rencontré chez les femmes. Dans les pays occidentaux, une femme sur dix est concernée. Entre 1980 et 2000, le nombre de cas a augmenté de près de 60% du fait notamment de l'allongement de la durée de vie et des performances du dépistage, précise l'Institut Curie.

Près de la moitié des cancers du sein est décelée entre 50 et 69 ans, mais cette pathologie peut survenir à tout âge, tout en restant exceptionnelle avant 25 ans.

La mortalité a cependant reculé grâce à une détection plus précoce de la maladie et à une amélioration des thérapies. Chirurgie, radiothérapie et chimiothérapie sont diversement associées en fonction des caractéristiques de la tumeur.

Quand le diagnostic est suffisamment précoce, une chirurgie conservatrice, enlevant la tumeur tout en conservant le sein, est possible. Quand la tumeur est plus volumineuse, ou qu'elle s'accompagne de lésions précancéreuses étendues, une ablation du sein (mammectomie) est parfois indispensable.