La nouvelle plateforme UNIQUE CaixaResearch de VHIO permettra l'analyse individuelle des différentes cellules qui composent une tumeur pour le développement de nouvelles thérapies
La Fondation "la Caixa" a subventionné l'installation d'une nouvelle plateforme transversale pour le séquençage de cellules uniques de nouvelle génération : UNderstanding cancer through single cell sequencing : la plateforme UNIQUE CaixaResearch, qui sera intégrée aux plateformes technologiques de base de l'Institut d'oncologie du Vall d'Hebron (VHIO), qui fait partie du Campus du Vall d'Hebron.
C'est pourquoi l'analyse des cellules individuelles est nécessaire pour étudier l'hétérogénéité des tumeurs, identifier les différentes sous-populations cellulaires et le rôle qu'elles jouent, découvrir de nouveaux biomarqueurs tumoraux pour des tumeurs qui, jusqu'à présent, étaient considérées comme bien caractérisées, mieux comprendre la réponse au traitement ou étudier l'évolution d'une tumeur dans le temps, les différents stades et la façon dont ils ont répondu aux différents traitements.
L'hétérogénéité des tumeurs est un obstacle majeur qui limite l'efficacité des thérapies ciblées et compromet les résultats des traitements. "Les approches actuelles du séquençage de masse des échantillons nous donnent une vue d'ensemble de la tumeur. Mais la vérité est que la tumeur contient des cellules ayant des caractéristiques et un potentiel malin différents qui changent constamment avec l'évolution de la tumeur ou en réponse aux traitements", explique le Dr Marcos Malumbres, professeur à l'ICREA, directeur du programme d'oncologie systémique et chef du groupe Cycle cellulaire et cancer du VHIO, qui travaille avec cette technologie dans le but de développer et de tester de nouvelles stratégies thérapeutiques et de les transposer dans la pratique clinique.
La mise en œuvre de la plateforme UNIQUE CaixaResearch permettra aux chercheurs du VHIO d'aborder de nouvelles questions scientifiques afin de mieux comprendre la complexité des tumeurs, de trouver de nouvelles solutions thérapeutiques et des biomarqueurs qui amélioreront les soins apportés aux patients atteints de cancer.
La technologie de la cellule unique permet de démêler les programmes d'expression génique dans les tissus tumoraux et les échantillons de sang périphérique et de caractériser les modèles d'expression cellule par cellule, c'est-à-dire de savoir quels gènes sont ou ne sont pas exprimés dans chaque cellule. "Nous sommes passés d'une vision globale et floue du comportement de milliers de cellules à des milliers de vues complètes de chaque cellule", explique le Dr Malumbres.
Un équipement de pointe
"Le séquençage de cellules uniques nous permet de détecter et de caractériser les populations de cellules souches rares présentes dans le microenvironnement tumoral et responsables de la résistance au traitement et de la rechute de la tumeur, les cellules tumorales latentes à l'origine des métastases, les cellules tumorales circulantes de faible abondance et les cellules immunitaires qui peuvent avoir une importance fonctionnelle et clinique", explique le Dr Elena Serrano, coordinatrice de l'unité de haute technologie du VHIO.
Pour atteindre ces objectifs, la plateforme UNIQUE CaixaResearch dispose de trois unités de pointe intégrées aux plateformes technologiques transversales de base du VHIO. D'une part, elle comprend un équipement Parsotix capable d'isoler les cellules tumorales circulantes par biopsie liquide ; un équipement Chromium X (10x Genomics) qui sépare les cellules tumorales entre les cellules tissulaires et les cellules circulantes, une par une, et les prépare pour le séquençage individuel.
La plateforme dispose également d'un microscope Leica DMi8 équipé de la technologie Thunder et d'un équipement CytAssist (10x genomics) qui permettra, à partir d'échantillons solides de la tumeur, de localiser l'emplacement de chacune des cellules de la tumeur, en sachant quels sont les gènes exprimés par chacune d'entre elles. "En bref", conclut le Dr Elena Serrano, "nous obtenons des informations sur les gènes qu'une cellule tumorale spécifique exprime ou non et sur la place que cette cellule occupe dans l'environnement de la tumeur. C'est ce qu'on appelle la transcriptomique spatiale".
La plateforme UNIQUE CaixaResearch va générer une énorme quantité de données. Le traitement et l'interprétation de ces données par l'unité de bioinformatique du VHIO, dirigée par le Dr Lara Nonell, constitueront donc un élément clé de l'exploitation de toutes ces informations dans la recherche sur le cancer. L'intégration des données obtenues à partir de la plateforme UNIQUE CaixaResearch avec des données provenant d'autres technologies disponibles, ainsi que l'intégration avec des données cliniques, seront essentielles pour l'identification de biomarqueurs de réponse.
Plusieurs groupes de recherche du VHIO mènent déjà des recherches sur le séquençage de cellules uniques avec des collaborateurs externes. Avec la mise en place de cette nouvelle plateforme, ils pourront mener leurs recherches en interne. L'objectif à moyen terme est de mettre en œuvre cette technologie dans le cadre clinique et de faciliter la traduction de la recherche en nouveaux traitements pouvant bénéficier aux patients.
Dans le laboratoire Cycle cellulaire et cancer dirigé par Marcos Malumbres, cette technologie est déjà utilisée pour étudier les modèles d'expression de cellule à cellule dans les cellules tumorales circulantes dans le cancer du sein avancé à récepteurs hormonaux positifs, afin d'essayer de comprendre pourquoi ces tumeurs deviennent résistantes aux thérapies conventionnelles.
Le groupe Modélisation des thérapies antitumorales, dirigé par la professeure Laura Soucek de l'ICREA, pionnière dans le domaine de la recherche sur le cancer, a également été mis sur pied. Laura Soucek, pionnière de l'inhibition de la protéine Myc en tant que traitement potentiel de différents types de cancer, utilise le séquençage de cellules uniques pour "identifier les populations de cellules immunitaires dans le microenvironnement tumoral du cancer du poumon non à petites cellules et du mélanome et observer l'impact de l'inhibition de la protéine Myc sur la suppression immunitaire de la tumeur dans le but de trouver de nouveaux moyens de réactiver le système immunitaire contre la tumeur".
"Notre groupe a mené des recherches approfondies sur les métastases cérébrales", explique le Dr Joan Seoane, professeur à l'ICREA et chef du groupe d'expression génétique du VHIO. "La plateforme UNIQUE nous permettra d'étudier les gènes exprimés par les cellules des échantillons de métastases cérébrales de mélanome et de cancer du poumon non à petites cellules chez les patients en cours de traitement, ainsi que les caractéristiques des cellules immunitaires entourant la tumeur, afin d'essayer d'identifier des biomarqueurs pouvant servir de nouvelles cibles thérapeutiques ou de prédire la réponse des patients au traitement".
La Dre Alena Gros, chef du groupe d'immunothérapie et d'immunologie du cancer, travaille sur plusieurs projets qui utilisent le séquençage d'une seule cellule pour analyser les récepteurs des cellules T (TCR) et les gènes différentiellement exprimés des lymphocytes infiltrant la tumeur (TIL) et des lymphocytes circulants qui contribuent à la reconnaissance de la tumeur et des néoantigènes. "Notre objectif est d'utiliser le potentiel de cette technologie pour détecter, surveiller et exploiter la réponse anti-tumorale chez les patients atteints de cancer", a-t-elle déclaré.
La nouvelle plateforme permettra également de mettre en œuvre des projets de transcriptomique spatiale, c'est-à-dire de savoir quels gènes sont exprimés dans différentes zones de la tumeur et de son microenvironnement. Par exemple, le groupe de recherche translationnelle sur le cancer de la prostate, dirigé par le Dr Joaquin Mateo, utilisera cette technologie pour étudier les biopsies avant, pendant et après le traitement hormonal du cancer de la prostate à un stade avancé, et ainsi mieux comprendre comment l'hétérogénéité de la tumeur s'adapte au traitement, ce qui est pertinent pour concevoir de nouvelles stratégies de traitement.
À propos de VHIO
L'Institut d'oncologie du Vall d'Hebron (VHIO), créé en 2006 et intégré au Campus du Vall d'Hebron, est un centre de référence en matière de médecine personnalisée en oncologie. Notre objectif est de mener des recherches pour améliorer la prévention, le diagnostic précoce et le traitement du cancer grâce à un modèle pionnier de recherche translationnelle qui consiste à transformer les dernières découvertes faites en laboratoire en essais cliniques de phase précoce et, par conséquent, en développement de nouveaux traitements plus efficaces qui améliorent la qualité de vie des patients atteints de cancer.
Le VHIO est un centre qui fait partie du système CERCA et est accrédité comme Centre d'excellence Severo Ochoa.
Toute l'activité du VHIO ne serait pas possible sans le soutien de nos tutelles -Generalitat de Catalunya, Fundación Cellex, Fundación "la Caixa", Fundación FERO et Fundación BBVA- et les dons de différentes associations, entités et particuliers qui contribuent par leur générosité à faire avancer la recherche sur le cancer.
