Dans le rendu de l'ADN à gauche, deux des trois brins d'ADN sont "normaux" ; cependant, le troisième brin a une région qui peut provoquer le cancer. Les recherches du professeur Armani se concentrent sur la détection de ces régions et la compréhension des événements qui déclenchent le changement dans l'ADN. La technique qu'elle utilise repose sur un dispositif nanolaser très sensible qui est montré dans l'image au microscope électronique à droite. Le laser montré sur cette image est plus petit que la largeur d'un cheveu humain. Crédit :USC Viterbi School of Engineering.
Imaginez le jour où une machine pourra prélever votre sang, le dépister pour les mutations génétiques et les variations chimiques qui peuvent causer le cancer, et sortez un médicament sur mesure pour votre ADN.
Ce médicament hypothétique ciblerait - et corrigerait - les irrégularités ponctuelles qui se sont accumulées au fil du temps et qui peuvent conduire à la formation de tumeurs - et de cancers.
Les National Institutes of Health ont fait appel au professeur de Viterbi Andrea Armani pour développer un instrument clé qui rapproche les chercheurs de la réalisation de cette vision.
« Délivrance personnalisée de médicaments anticancéreux ? Selon l'approche, cela pourrait être dans 10 à 15 ans, " dit Armani, professeur adjoint au département de génie chimique et de science des matériaux de la famille Mork.
Armani a reçu le prix New Innovator 2010 du NIH, qui reconnaît un groupe restreint de chercheurs dotés d'une « créativité exceptionnelle » et d'approches audacieuses qui « ont le potentiel de produire un impact majeur sur de vastes, problèmes importants dans la recherche biomédicale et comportementale.
Le prix s'élève à une subvention de recherche de 2,3 millions de dollars sur cinq ans pour étudier l'épigénétique. Ce domaine étudie les changements dans l'ADN qui sont associés au cancer.
L'analyse de ces modifications de l'ADN s'est révélée prometteuse dans la détection précoce et le traitement du cancer de l'ovaire et d'autres types de cancer, dit Armani.
Mais les méthodes de recherche actuelles ne sont capables de capturer que des instantanés de ces changements d'ADN, au lieu de surveiller le processus en continu. Par conséquent, ils manquent d'informations qui pourraient être vitales pour comprendre les processus qui ont été liés au cancer et à d'autres maladies, comme Huntington et le diabète.
La sensibilité ou la résolution de bon nombre de ces techniques est également très faible. "C'est comme essayer de regarder une émission de télévision à travers des parasites, " dit Armani.
Sa méthode poussera le champ directement à la haute définition.
Armani propose de développer un nanolaser ultrasensible qui lui permettrait de détecter les changements dans l'ADN au fur et à mesure qu'ils se produisent en temps réel. Cet appareil lui permettra également d'étudier un seul brin d'ADN de manière isolée, plutôt que des groupes de centaines à des milliers de brins comme les chercheurs doivent le faire avec la technologie actuelle.
Comme l'ADN se lie à la surface du nanolaser, la "couleur" ou la longueur d'onde laser émise par le laser va changer. Au fur et à mesure que l'ADN change, la couleur changera à nouveau. La résolution améliorée est le résultat de la précision avec laquelle la couleur peut être contrôlée.
La première partie du projet se concentre sur la construction de l'instrument nanolaser, tandis que la seconde moitié finance les expériences sur l'ADN.
Le but? Ce qu'Armani appelle "défaire" ces déclencheurs qui peuvent causer le cancer.
Elle se concentrera d'abord sur l'utilisation du nanolaser pour effectuer des expériences de validation de principe initiales à l'aide de déclencheurs connus, des concentrations aussi élevées de solvants et d'agents de nettoyage courants.
Une partie de ce processus consiste à prendre un seul brin d'ADN, l'exposer à un produit chimique agressif et voir si un changement spécifique est initié. En fin de compte, elle aimerait pouvoir avertir les gens des déclencheurs à éviter.
