Schéma de principe de la manipulation in vivo de cellules à l’aide de PAHAT. Crédit : SIAT
Les pincettes acoustiques manipulent le mouvement des objets cibles grâce à l’échange d’impulsion entre l’onde acoustique et l’objet. Leur capacité à pénétrer profondément dans les tissus et à produire une puissante force de rayonnement acoustique leur permet de surpasser les pincettes optiques et magnétiques, ce qui les rend idéales pour la manipulation cellulaire in vivo.
Une équipe de recherche dirigée par le professeur Zheng Hairong de l’Institut de technologie avancée de Shenzhen (SIAT) de l’Académie chinoise des sciences (CAS) a récemment développé un nouveau type de pinces acoustiques – le système de pinces acoustiques holographiques à réseau phasé (PAHAT) – qui est basé sur un transducteur à réseau planaire à haute densité capable de générer des ondes acoustiques de volume tridimensionnelles accordables. Les chercheurs espèrent que ce système pourra réaliser une version pharmacologique de la « télékinésie ».
L’étude vient d’être publiée dans la revue Communication Nature.
Schéma de principe du système de pinces acoustiques holographiques à réseau phasé (PAHAT). Crédit : SIAT
L’environnement in vivo est extrêmement complexe, en raison des différentes caractéristiques des divers tissus, organes, os, vaisseaux sanguins et du flux sanguin. Un environnement aussi complexe crée un énorme défi : comment les méthodes acoustiques peuvent-elles être utilisées pour « piéger » les bactéries afin qu’elles puissent produire des effets thérapeutiques sur les tumeurs ?
L’équipe a étudié la manipulation dynamique de cibles dans des environnements complexes à l’aide de champs acoustiques holographiques. Ils ont ensuite développé un réseau de transducteurs ultrasonores à haute densité, qui a permis de générer un champ acoustique à fort gradient et d’exercer un contrôle spatio-temporel précis.
Schéma de configuration pour la manipulation in vivo de cellules à l’aide de PAHAT. Crédit : SIAT
Les chercheurs ont ensuite utilisé l’édition de gènes pour créer des vésicules de gaz submicrométriques dans les cellules bactériennes, améliorant ainsi leur sensibilité acoustique. Ces bactéries génétiquement modifiées ont formé des grappes sous l’influence de la force de rayonnement dans le champ acoustique. En combinant l’imagerie microscopique avec PAHAT, les chercheurs ont pu réaliser une manipulation précise des grappes bactériennes chez des souris vivantes, démontrant ainsi une approche prometteuse pour l’administration ciblée de médicaments et la thérapie cellulaire dans le traitement du cancer.
Le professeur Ma Teng, co-auteur correspondant de l’étude, a déclaré que les chercheurs pouvaient « contrôler avec précision les bactéries pour atteindre la lésion selon le chemin prédéterminé », tandis que le professeur Yan Fei, co-auteur correspondant de l’étude, a déclaré que le la technologie de manipulation a amélioré l’agrégation des grappes dans les tumeurs, ralentissant ainsi efficacement la croissance tumorale.
Selon le professeur Zheng, « PAHAT permet une manipulation précise sans contact des cellules des organismes vivants. En combinaison avec des cellules fonctionnelles et des sphéroïdes cellulaires, il a un grand potentiel dans l’immunothérapie, l’ingénierie tissulaire, l’administration ciblée de médicaments et d’autres domaines.
