Un projet révolutionnaire de détection quantique qui pourrait transformer le traitement du cancer en suivant la manière dont les cellules immunitaires interagissent avec les tumeurs a reçu une prestigieuse bourse Future Leaders de 2 millions de livres sterling.
La bourse de quatre ans, financée par UK Research and Innovation, se concentre sur un problème critique : les cellules immunitaires échouent souvent lorsqu'elles rencontrent des tissus cancéreux parce que l'environnement tumoral perturbe leur métabolisme. Ce projet révolutionnaire pourrait permettre le développement de thérapies anticancéreuses améliorées et adaptées aux patients et fournir des outils pour un diagnostic et une évaluation plus précoces des médicaments anticancéreux.
Le Dr Aldona Mzyk utilisera des capteurs quantiques, des dispositifs qui exploitent les propriétés de la physique quantique pour détecter de minuscules changements, afin de comprendre pourquoi les immunothérapies anticancéreuses actuelles fonctionnent pour certains patients mais pas pour d’autres.
Les capteurs quantiques peuvent détecter les changements moléculaires à l’intérieur des cellules vivantes avec une précision extraordinaire, mesurant les changements sur des échelles de longueur des milliers de fois plus petites que la largeur d’un cheveu humain. Le projet du Dr Mzyk utilisera des capteurs aussi petits qu'un seul électron pour sonder les signaux magnétiques des radicaux libres. Ces molécules hautement réactives jouent un rôle crucial dans le métabolisme cellulaire et le développement des maladies.
La recherche répond à un défi majeur dans le traitement du cancer. Bien que les cellules immunitaires conçues en laboratoire, appelées cellules CAR-T, aient traité avec succès des cancers du sang comme la leucémie et le lymphome, elles fonctionnent dans moins de la moitié des cas pour des tumeurs solides comme le cancer du sein, du poumon ou de l'intestin. Cet échec se produit parce que les tissus cancéreux consomment les ressources disponibles et produisent des métabolites qui provoquent un dysfonctionnement des cellules immunitaires.
Le Dr Aldona Mzyk est actuellement chercheuse au DTU de Copenhague et rejoindra l'Institut de photonique et des sciences quantiques de l'Université Heriot-Watt. Elle a déclaré : « Chaque minute, dix-sept personnes dans le monde meurent du cancer. Nous savons que la défaillance des cellules immunitaires provient de changements dans leur métabolisme lorsqu'elles interagissent avec les cellules cancéreuses. Pour améliorer les performances des cellules immunitaires, nous devons comprendre comment contrôler ces changements métaboliques en surveillant la production de radicaux libres à l'intérieur des cellules – essentiellement en espionnant leur comportement. Cela nécessite des méthodes de détection incroyablement rapides et précises, que les capteurs quantiques peuvent fournir pour la première fois. «
Le projet multidisciplinaire combinera la détection quantique avec la spectroscopie optique et la microfluidique pour créer une plateforme intégrée capable de suivre le métabolisme cellulaire de milliers de cellules en quelques secondes. Le projet s'aligne sur le programme national de technologie quantique du Royaume-Uni et sur l'objectif d'équiper le NHS de capteurs quantiques ultra-sensibles.
Professeur Cristian Bonato, chercheur principal pour Heriot-Watt Installation de détection quantique à l'échelle nanométriquebasé à l'École d'ingénierie et de sciences physiques, a déclaré : « La détection quantique transforme le diagnostic médical car sa sensibilité, jusqu'au niveau d'une seule molécule, nous permet de détecter la maladie à un stade précoce, ce qui conduit souvent à de meilleurs résultats de traitement. Chez Heriot-Watt, nous développons des capteurs quantiques qui atteignent une précision sans précédent, de l'imagerie des champs magnétiques dans les nanomatériaux à la détection de petites quantités de molécules pertinentes pour la recherche biomédicale. La bourse du Dr Mzyk représente exactement le type d'application innovante et révolutionnaire qui pourrait révolutionner soins de santé, en synergie avec nos partenaires du « UK Quantum Sensing hub for Biomedical Research ».
L'Institut de photonique et des sciences quantiques d'Heriot-Watt est impliqué dans quatre des cinq pôles de recherche quantique annoncés l'année dernière par le Conseil de recherche en ingénierie et en sciences physiques (EPSRC). Heriot-Watt dirige le Integrated Quantum Networks Hub et participe à la recherche quantique axée sur la détection, l'imagerie, la synchronisation et les applications biomédicales.