Résoudre les défis sociétaux

Objectif : diagnostic préclinique du cancer et de la démence à partir de quelques gouttes de sang.

Une technologie récompensée par le prix Nobel révolutionne les efforts de détection précoce

Le Japon, où environ un tiers de la population a 65 ans ou plus, affiche l'un des taux de vieillissement démographique les plus élevés au monde. Aujourd'hui, un dixième de la population mondiale a 65 ans ou plus, et ce pourcentage devrait doubler d'ici 40 ans. Si l'espérance de vie moyenne augmente, l'écart entre l'espérance de vie moyenne et l'espérance de vie en bonne santé représente un défi sociétal majeur. Pour que les individus restent en bonne santé et autonomes tout au long de leur vie, il est essentiel de ne pas négliger les moindres signes de maladie, mais de les détecter et de les traiter à un stade précoce. L'objectif de Shimadzu est de détecter les symptômes de maladies à ce stade précoce grâce à quelques gouttes de sang. Pour atteindre cet objectif, l'entreprise investit activement dans la recherche et le développement de technologies et de dispositifs médicaux. Si les tests médicaux sont mieux tolérés par les patients, davantage de personnes seront disposées à se faire dépister, ce qui permettra un dépistage précoce des maladies.

La technologie d'analyse des protéines de Shimadzu a révolutionné le dépistage précoce des maladies. Les protéines ne sont pas seulement des éléments structuraux essentiels en biologie ; elles sont indispensables aux hormones, aux enzymes métaboliques et aux substances immunitaires, et au bon fonctionnement de l'organisme. On sait également que des modifications de la structure des protéines peuvent engendrer des anomalies, à l'origine d'un large éventail de maladies. Ainsi, l'analyse des protéines dans l'organisme facilite le diagnostic des maladies. Cependant, l'analyse non destructive des macromolécules s'est avérée extrêmement difficile, constituant longtemps un frein au progrès. Ce frein a été levé dans les années 1970 lorsque l'équipe de recherche de Shimadzu a commencé à travailler sur la technologie de la spectrométrie de masse (SM), aboutissant au développement de la méthode de désorption/ionisation laser douce pour mesurer la masse des protéines de manière non destructive. Cette avancée a été saluée dans le monde entier, et Koichi Tanaka, membre de l'équipe de recherche, a reçu le prix Nobel de chimie en 2002. Depuis, de nombreux chercheurs ont collaboré pour approfondir ces travaux, les appliquant au diagnostic de nombreuses maladies et au développement de nombreux médicaments. Elle s'est également révélée utile dans la découverte de biomarqueurs (indicateurs de la maladie et de l'efficacité du traitement) qui facilitent le diagnostic précoce du cancer.

Développement d'une méthode analytique pour mesurer la probabilité de la maladie d'Alzheimer

Comme pour la recherche sur les spectromètres de masse, Shimadzu a consacré de nombreuses années à la mise au point d'un système TEP capable d'imager les fonctions cellulaires. Au cours de la première décennie du XXIe siècle, l'utilisation des systèmes TEP corps entier pour le diagnostic du cancer s'est largement répandue. En 2014, Shimadzu a développé un système TEP spécialisé doté de capacités avancées pour contribuer au dépistage précoce du cancer du sein. Par ailleurs, en 2020, Shimadzu a développé un nouveau système TEP capable de réaliser également des examens de la tête, pour le dépistage précoce de la démence.
Bien que les systèmes TEP soient largement utilisés pour le dépistage du cancer, Shimadzu les a initialement développés pour l'imagerie cérébrale. L'entreprise a collaboré avec des instituts de recherche pour mettre au point des dispositifs de diagnostic des troubles cérébrovasculaires, notamment la démence. Cependant, avec l'approbation et la généralisation des médicaments pour le dépistage du cancer, les systèmes TEP ont été largement utilisés à cette fin.

Système PET

La maladie d'Alzheimer est la forme la plus répandue de démence. On observe chez les patients atteints d'Alzheimer une accumulation anormale de la protéine bêta-amyloïde, et l'on pense que cette accumulation est étroitement liée à l'apparition de la maladie. La tomographie par émission de positons (TEP) est la méthode la plus précise pour évaluer le degré d'accumulation de bêta-amyloïde dans le cerveau. C'est pourquoi l'utilisation de la TEP pour le diagnostic de la maladie d'Alzheimer a été envisagée très tôt.

Cependant, ce dépistage n'était pas largement proposé par les établissements médicaux. L'imagerie était longue et coûteuse. De ce fait, des chercheurs du monde entier se sont lancés dans une intense compétition pour développer une méthode de test simple – aussi simple, par exemple, qu'une prise de sang – permettant d'estimer l'accumulation de bêta-amyloïde.

Shimadzu a alors une fois de plus révolutionné le secteur. Le programme FIRST (Programme de financement de la R&D innovante de pointe en sciences et technologies) du Cabinet du Premier ministre vise à promouvoir la recherche de niveau international dans un large éventail de domaines, de la recherche fondamentale au développement de produits. Dans le cadre de sa participation à ce programme, Shimadzu a mis au point une méthode novatrice permettant de détecter la protéine bêta-amyloïde à partir de quelques gouttes de sang seulement grâce à la spectrométrie de masse, une prouesse auparavant considérée comme impossible. De plus, Shimadzu a appliqué cette méthode à des recherches conjointes menées au Japon et à l'étranger, et a déterminé que la protéine bêta-amyloïde détectée dans le sang constituait un biomarqueur pertinent pour estimer la quantité accumulée dans le cerveau. Des articles de recherche portant sur cette technologie analytique ont été publiés en 2014 dans les Proceedings of the Japan Academy Series B, une revue académique internationale prestigieuse, ainsi que dans la revue Nature en 2018, et ont eu un impact considérable sur les chercheurs travaillant sur la démence dans le monde entier. Jusqu'alors, les recherches sur la détection de l'accumulation de bêta-amyloïde par des analyses sanguines avaient peu progressé, mais la découverte de Shimadzu a ouvert la voie à de nombreuses autres découvertes utiles.

Détection du peptide bêta-amyloïde par spectrométrie de masse

Le traitement de la maladie d'Alzheimer par de nouveaux agents thérapeutiques a progressé parallèlement à la recherche sur la démence. Après leur approbation par les autorités américaines, certains de ces agents sont enfin autorisés au Japon. Les essais cliniques nécessitent des sujets présentant des dépôts de peptide bêta-amyloïde, et la vérification de cette condition requiert l'utilisation d'appareils de tomographie par émission de positons (TEP) ou, à défaut, l'analyse d'échantillons de liquide céphalo-rachidien. Les appareils de TEP sont donc indispensables au développement de ces agents thérapeutiques. Les recommandations pour le traitement de la démence sont actuellement en pleine évolution, et les apports attendus de l'utilisation de la spectrométrie de masse pour évaluer cliniquement le taux de peptide bêta-amyloïde dans quelques gouttes de sang ne font que commencer. La détection au stade préclinique permettra non seulement de ralentir le déclin cognitif grâce à l'administration d'agents thérapeutiques, mais aussi de mesurer leur efficacité, ce qui favorisera le développement d'agents encore plus performants. Les appareils Shimadzu ont un rôle de premier plan à jouer dans ces tests d'efficacité.

Il n'existe actuellement aucun traitement capable de restaurer le fonctionnement des neurones cérébraux dysfonctionnels. Un fonctionnement cognitif normal est essentiel au maintien de la dignité de la personne. Une fois cette dignité perdue, la prise en charge de ces personnes engendre des coûts et des ressources considérables, et représente une perte importante pour la société. Si la démence peut être diagnostiquée précocement et sa progression ralentie, l'espérance de vie en bonne santé peut être prolongée. L'objectif de Shimadzu est de contribuer, grâce à des technologies qui ouvriront de nouvelles perspectives pour la médecine.

Soutenir le développement de nouvelles méthodes de traitement du cancer bien tolérées

De nombreux cancers sont aujourd'hui considérés comme guérissables s'ils sont détectés à un stade précoce. Néanmoins, les traitements contre le cancer sont souvent très éprouvants physiquement. Les progrès de la médecine et des technologies médicales ont permis d'atténuer ce stress, notamment celui lié aux effets secondaires, mais les efforts nécessaires à la guérison exigent toujours une grande force mentale et physique de la part du patient.

En réponse, la photoimmunothérapie a été développée comme méthode permettant de cibler sélectivement les cellules cancéreuses et d'atténuer le stress lié au traitement. Cette méthode consiste à injecter aux patients un médicament qui se lie spécifiquement aux cellules cancéreuses. Ces cellules sont ensuite exposées à la lumière proche infrarouge. La photoréaction induite par le médicament détruit les cellules cancéreuses sans affecter les cellules saines, réduisant ainsi l'impact du traitement sur les cellules et les organes internes. Il a également été constaté que ce traitement contribue à activer les cellules immunitaires du patient, ce qui rend cette méthode applicable en pratique clinique.

La photoimmunothérapie a été mise au point par le professeur Hisataka Kobayashi, ancien clinicien au service de radiologie de l'université de Kyoto, devenu chercheur principal titulaire à l'Institut national du cancer (NCI) aux États-Unis. Elle suscite de grands espoirs en tant que cinquième option thérapeutique contre le cancer, après la chirurgie, la chimiothérapie, la radiothérapie et l'immunothérapie. Son utilisation clinique dans le traitement des cancers de la tête et du cou à un stade avancé est en cours au Japon.

Shimadzu mène des recherches cliniques en collaboration avec le NCI, des hôpitaux universitaires japonais, le Centre national du cancer du Japon et d'autres organismes. Nous utilisons des systèmes de caméras proche infrarouge et la chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse pour évaluer le diagnostic et l'accumulation du médicament avant le traitement, la progression de la maladie pendant le traitement, ainsi que l'efficacité du traitement et l'acquisition d'une réponse immunitaire à des fins de gestion pronostique.

De nombreux essais cliniques et études sont actuellement en cours afin d'élargir le champ des localisations et des types de cancers pouvant bénéficier de la photo-immunothérapie, et d'optimiser les approches thérapeutiques. Ces progrès nécessiteront probablement de relever de nombreux défis. Shimadzu s'engage à y parvenir grâce à l'application de ses dispositifs et technologies, à soutenir la mise en place de méthodes de traitement sûres, fiables et efficaces, et à promouvoir leur utilisation généralisée en première ligne de la médecine. Nous espérons que grâce au développement de nouveaux traitements médicaux bien tolérés, toutes les personnes atteintes de cancer pourront aborder leur traitement avec espoir.

Shimadzu collabore avec les plus grandes institutions et les chercheurs les plus réputés au Japon et à l'étranger pour mener des activités de recherche et développement conjointes. À l'avenir, nous apporterons une valeur ajoutée grâce à des soins de santé de pointe intégrant les traitements médicaux et les technologies analytiques. Afin d'allonger l'espérance de vie en bonne santé, nous développerons des technologies pour accompagner les quatre étapes du parcours de soins : diagnostic préclinique, diagnostic clinique, traitement et pronostic, à l'aube de l'ère du centenaire. Nous continuerons à relever les défis pour soutenir activement le progrès des technologies médicales.

Le Centre de recherche et développement en soins de santé est notre base de recherche dans le domaine des soins de santé avancés.