Le puzzle du cancer génomique


Imaginez dix puzzles, chacun avec 150 millions de pièces, brouillés dans une énorme boîte.

Les puzzles sont tous à double face, avec une image différente de chaque côté. Les images sont fades et une pièce sur 100 a une mauvaise image.

Le génome humain contient environ trois milliards de paires de bases chimiques, ce qui le rend extrêmement difficile à lire. Image: Shutterstock

Malgré tout cela, vous n’avez que deux jours pour terminer les puzzles.

Assez compliqué pour toi?

C’est essentiellement ce à quoi les scientifiques sont confrontés, au figuré, chaque fois qu’ils séquencent un génome humain. Lorsqu’ils résolvent le puzzle, seulement quatre des pièces contiennent les informations clés dont elles ont besoin.

C’est une science incroyablement difficile et précise, mais la cartographie du génome humain révolutionne la médecine, et les chercheurs espèrent que cela les aidera à transformer le cancer en une maladie chronique gérable comme le diabète.

Jusqu’à relativement récemment, ce genre de chose était un rêve impossible.

Cependant, le jeu a changé de manière significative lorsque les scientifiques ont annoncé qu’ils avaient cartographié le génome humain en 2003. Depuis lors, de nombreux autres pays du monde ont exploré les moyens d’utiliser ces informations innovantes.

Le potentiel d’utiliser les informations génétiques d’un individu pour personnaliser son traitement médical est énorme. Mais qu’est-ce que le génome humain exactement et comment le séquencer?

Le génome est le plan chimique complet d’un organisme. Il est maintenu sous forme d’ADN dans toutes les cellules du noyau et les scientifiques se concentrent de plus en plus sur le séquençage ou la lecture des génomes pour comprendre le fonctionnement génétique et les causes de la maladie.

Le génome est le plan chimique complet d’un organisme. Image: Shutterstock

Le génome humain contient environ trois milliards de paires de produits chimiques de base, ce qui rend sa lecture extrêmement difficile. Mais cela n’a pas empêché les chercheurs de l’Université de Melbourne d’utiliser la technologie pour aider les patients cancéreux et ceux qui risquent de la développer.

Les informations sont déjà utilisées pour mieux comprendre pourquoi une personne est à risque ou pour déterminer comment chaque patient doit être traité. Des traitements bien ciblés augmentent les chances de succès et réduisent les chances d’échec et / ou d’effets secondaires débilitants.

Le professeur Sean Grimmond, président de Bertalli en médecine du cancer au Centre de recherche sur le cancer de l’Université de Melbourne (UMCCR), se concentre sur les cancers rares et difficiles, tels que le cancer du pancréas.

Les personnes atteintes d’un cancer du pancréas ont un taux de survie à cinq ans de moins de 10%.

L’UMCCR se concentre sur les cancers de besoins non satisfaits. Ce sont les cas les plus difficiles à traiter, notamment les tumeurs rares ou agressives, celles résistantes aux thérapies classiques ou celles qui sont traditionnellement difficiles à diagnostiquer.

Lorsque l’équipe du professeur Grimmond a réalisé une séquence du génome de son premier patient atteint de cancer en Australie il y a neuf ans, cela lui a pris plus de six mois et a coûté environ A1 million de dollars.

L’utilisation de nouvelles machines NovaSeq 6000 et des dernières technologies informatiques coûte désormais le même prix qu’une IRM.

La science est avant-gardiste, mais si vous imaginez des métaux brillants de l’ère spatiale, des rangées de boutons brillants ou des lumières laser, détrompez-vous.

La technologie aide les patients atteints de cancer et ceux qui risquent de le développer. Image: Getty Images

Les machines Illumina NovaSeq qui pourraient sauver de nombreuses vies ressemblent à de grands et élégants photocopieurs, avec des cartouches de réactifs au lieu d’encre pour faciliter le processus de séquençage.

Ils vivent dans le Victorian Comprehensive Cancer Center, un bâtiment qui rassemble ceux qui sont à la pointe de la recherche et du traitement mondiaux contre le cancer. Opéré par l’UMCCR, chaque machine a la capacité de séquencer 50 génomes humains en moins de deux jours.

Alors, comment font-ils?

Le séquençage du génome d’un patient atteint de cancer produit essentiellement un modèle génétique de sa tumeur. Initialement, les scientifiques prélèvent un petit échantillon du cancer, extraient l’ADN et le traitent avant de le compresser sur une lame.

La diapositive est introduite dans la machine de séquençage, qui produit des téraoctets de données qui ne peuvent être décodés qu’en morceaux d’une longueur maximale de 150 bits.

Les scientifiques prennent ces morceaux et les « divisent en morceaux aléatoires » pour créer une carte complexe qui peut être décodée. Par conséquent, l’analogie du puzzle.

« Avant de commencer, vous tracez des lignes entre les pièces et revenez utiliser ces indices », explique le professeur Grimmond. « C’est très difficile sur le plan informatique. Nous pouvons considérer ces bits comme un disque dur d’ordinateur: leur ADN est comme un disque dur avec trois concerts. »

En plus de cartographier les génomes individuels, le professeur Grimmond souhaite accumuler suffisamment de données combinées pour établir des modèles qui font avancer le traitement. Les essais pharmacologiques peuvent également être personnalisés en indiquant le médicament de test qui convient le mieux au patient.

Le séquençage du génome d’un patient atteint de cancer produit essentiellement un modèle génétique de sa tumeur. Image: Getty Images

Au cours des trois prochaines années, plus de 1 000 victoriens atteints de cancers rares et difficiles bénéficieront de tests génomiques grâce à une initiative dirigée par le professeur Grimmond.

« L’Initiative sur le cancer de la nécessité non satisfaite teste en temps réel les preuves de nos cas de cancer les plus difficiles, intégrant les données génomiques des patients dans la prise de décision clinique de routine pour une approche vraiment personnalisée du traitement et des soins » dit le professeur Grimmond.

L’initiative de 6 millions de dollars australiens est le premier projet phare d’une association annoncée en 2019 par l’Université de Melbourne et Illumina, l’une des principales sociétés de biotechnologie au monde.

«Alors que les perspectives générales pour les personnes atteintes de cancer ont presque doublé au cours des dernières décennies, cette initiative vise les types de cancers qui n’ont pas connu ces résultats améliorés.

« Il fournit à ces patients des diagnostics rapides et une passerelle pour de meilleurs soins contre le cancer et des essais cliniques spécifiques. »

Le professeur Grimmond et son équipe effectuent déjà le séquençage des patients dans le cadre du programme d’oncologie de précision du Comprehensive Cancer Center of Victoria (VCCC).

Le but ultime est que l’oncologie de précision transforme le cancer en une maladie chronique gérable, ainsi que minimise l’échec du traitement et les effets secondaires.

Par exemple, si un médicament a un taux de réussite de 80%, mais que la séquence suggère que vous étiez l’un des 20% des patients chez lesquels il ne fonctionnerait pas, votre médecin pourrait vous orienter vers un autre traitement plus approprié.

« Nous voulons éliminer les conjectures de la thérapie », explique le professeur Grimmond.

« En fin de compte, nous voulons aider ceux qui sont sur les marges négligées des soins contre le cancer au niveau individuel, afin d’améliorer l’équité des résultats pour les patients. »

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