Tons vibrants de jaune, Orange, et le rouge se déplacent par vagues sur l'écran. Bien que l'affichage ressemble à de l'art psychédélique, il fournit en fait des informations médicales hautement techniques - l'activité électrique d'un cœur battant coloré avec des colorants sensibles à la tension pour tester une blessure ou une maladie.

Ces colorants sensibles à la tension ont été développés et brevetés par les chercheurs d'UConn Health, qui se sont maintenant lancés dans la commercialisation de leur produit pour l'industrie ainsi que pour un usage universitaire.

Les signaux ou tensions électriques sont fondamentaux dans le fonctionnement naturel du tissu cérébral et cardiaque, et une signalisation électrique perturbée peut être une cause ou une conséquence d'une blessure ou d'une maladie. La mesure directe de l'activité électrique des membranes avec des électrodes n'est pas possible pour le dépistage de médicaments ou l'imagerie diagnostique en raison de leur petite taille. Afin de rendre visible le potentiel électrique, les chercheurs utilisent des capteurs de tension fluorescents, également connu sous le nom de colorants sensibles à la tension ou VSD, qui fabriquent des cellules, tissus, ou des organes entiers s'éclairent et permettent de les mesurer au microscope.

Tous les colorants ne répondent pas aux changements de tension de la même manière, et il existe un compromis commun entre leur sensibilité et leur vitesse. Des colorants plus lents peuvent être utilisés pour le dépistage de médicaments avec une sensibilité élevée, mais ils ne peuvent pas mesurer les caractéristiques des potentiels d'action rapide dans certains tissus, comme les cellules cardiaques. Les colorants rapides peuvent être utilisés pour imager les potentiels d'action, mais ils demandent cher, instrumentation sur mesure, et ne sont pas assez sensibles pour des résultats cristallins sur des cellules individuelles.

Professeur de biologie cellulaire et directeur du Center for Cell Analysis &Modeling de l'UConn, Leslie Loew et son équipe ont développé de nouveaux colorants rapides également très sensibles, éliminant le compromis vitesse/sensibilité.

Déplacer les idées au-delà du laboratoire

Loew et ses associés de recherche Corey Acker et Ping Yan ont consacré une grande partie de leur carrière au développement et à la caractérisation de sondes fluorescentes de potentiel membranaire comme les colorants sensibles à la tension. L'équipe fournit même ses colorants rapides brevetés à ses collègues chercheurs depuis 30 ans, mais ce n'est que récemment qu'ils se sont intéressés à la commercialisation de leur travail.

Pour en savoir plus sur la science de l'entrepreneuriat, ils ont profité de plusieurs programmes locaux d'UConn. Le premier pas de Loew et Acker dans l'entrepreneuriat a commencé à l'automne 2016, lorsqu'ils ont été acceptés sur le site I-Corps de la National Science Foundation (NSF) d'UConn, Accélérer UConn. Ils attribuent au programme le mérite de leur avoir donné une base solide pour évaluer leur technologie et leur stratégie commerciale.

Lancé en 2015, Accélérer UConn vise à faire progresser avec succès davantage de technologies universitaires tout au long du continuum de commercialisation. Sous les auspices du Bureau du vice-président à la recherche et du Connecticut Center for Entrepreneurship and Innovation (CCEI), Accelerate UConn offre aux participants de petites subventions de démarrage et une formation entrepreneuriale complète.

"L'expérience du Dr Loew est un excellent exemple de la façon dont UConn peut transformer des découvertes académiques à fort potentiel en produits et services viables avec la bonne formation, " dit Radenka Maric, Vice-président de l'UConn pour la recherche. "Accelerate UConn aide nos éminents professeurs à faire avancer leurs idées au-delà du laboratoire afin qu'ils puissent rejoindre les rangs d'autres entrepreneurs et leaders de l'industrie du Connecticut, et avoir un impact sur nos communautés et sur l'économie de l'État. »

Acker dit que le programme les a également aidés à identifier une nouvelle opportunité de marché intéressante ciblant les sociétés pharmaceutiques. Ces sociétés ont besoin de colorants à la fois rapides et sensibles pour le criblage à haut débit de cibles thérapeutiques potentielles. Dans le criblage de médicaments à haut débit, les scientifiques créent des lignées cellulaires spéciales, puis utiliser un équipement de pointe pour appliquer de manière robotique différents médicaments sur des plats rotatifs de cellules. Les cellules sont colorées avec un colorant sensible à la tension qui affiche tout changement de potentiel ou de tension membranaire après l'application du médicament avec des changements de fluorescence. Acker estime que les sociétés pharmaceutiques et les organismes de recherche sous contrat (CRO) dépensent plus de 10 $, 000 sur ces colorants pour chaque étude d'une semaine.

Les teintures que Loew, Acker, et Yan develop permettront également aux sociétés pharmaceutiques de répondre aux nouvelles réglementations de dépistage de la sécurité cardiaque de la Food and Drug Administration appelées CiPA (le Comprehensive in vitro Proarythmia Assay).

Les réglementations CiPA visent à établir de meilleurs moyens de détecter les effets secondaires des nouveaux médicaments susceptibles de provoquer une arythmie cardiaque. Dans un élément clé de CiPA, le dépistage est effectué dans des cellules cardiaques avec un rythme cardiaque électrique réaliste. Les colorants à sensibilité rapide de l'équipe Loew pourraient offrir aux sociétés pharmaceutiques des options plus efficaces que celles actuellement disponibles. Étant donné que CiPA s'applique à toutes les nouvelles thérapies, des médicaments amaigrissants aux médicaments contre les allergies, Loew et Acker anticipent une forte demande pour leur technologie.

"Nous avons initialement rejoint le programme Accelerate UConn pour apprendre à créer une entreprise afin de pouvoir vendre nos colorants rapides existants à d'autres scientifiques comme nous. Au lieu de cela, nous avons fini par découvrir un tout nouveau segment de clientèle avec un plus grand potentiel et un besoin plus urgent, " dit Acker. " Nous nous sentons chanceux d'avoir eu l'opportunité de participer à ce programme d'élite basé ici même à UConn. "

Obtenir une contribution extérieure

En suivant l'un des principes les plus importants d'Accelerate UConn pour « sortir du bâtiment, " Acker a mené des dizaines d'entretiens avec des experts de l'industrie qui utilisent les VSD pour le dépistage des médicaments. Ils ont tous exprimé un besoin de colorants avec une sensibilité améliorée, vitesse plus rapide, et moins d'interactions indésirables ou de toxicité avec les cellules testées.

Loew et son équipe étaient convaincus qu'ils pouvaient livrer.

Loew, Acker, et les nouveaux colorants de Yan améliorent les capteurs actuels utilisés pour le dépistage des médicaments, qui impliquent un système à deux composants et un transfert d'énergie entre les composants. Les chercheurs produisent des colorants qui utilisent un nouveau système VSD où le transfert d'énergie est plus efficace, résultant en plus rapide, plus sensible, et des colorants moins toxiques.

Loew dit que le soutien des programmes d'entrepreneuriat d'UConn a été essentiel pour transformer leur découverte initiale du projet en produit.

"Nous avons tellement appris de ces programmes, et nous en récoltons encore les bénéfices, ", déclare Loew. "Cibler le bon client nous a aidés à obtenir des fonds de recherche supplémentaires grâce au fonds de commercialisation de la technologie SPARK d'UConn, et nous a encouragés à créer une startup, Sondes potentiométriques, faire progresser notre produit vers le marché.

« Nous fournissons des VSD à des centaines de laboratoires de recherche en cardiologie et en neurosciences depuis plus de 30 ans, " ajoute-t-il. " Nous espérons que les sondes potentiométriques assureront que cela continue, surtout maintenant que la demande est élevée et que de nouvelles applications dans le secteur commercial voient le jour."

L'équipe développe actuellement un nouveau site Web qui sera une ressource pour les chercheurs utilisant ces techniques d'imagerie de tension. Une fois lancé, il sera accessible sur www.potentiometrics.com.

Regarder vers l'avenir

Grâce à leur financement de commercialisation de la technologie UConn SPARK, l'équipe a pu développer et tester deux nouveaux colorants, et ils ont conceptualisé quelques possibilités supplémentaires. L'un de leurs prototypes actuels est extrêmement prometteur, dit Loew.

Loew et Acker continuent d'optimiser leurs colorants et de rechercher un financement de suivi pour commercialiser leurs produits via le programme de recherche sur l'innovation des petites entreprises (SBIR) de la NSF et BiopipelineCT, qui est administré par Connecticut Innovations.

Ils ont également continué à grandir en tant qu'entrepreneurs en participant à la bourse d'été CCEI. Potentiometric Probes a été nommé finaliste de ce programme, et concourra pour 15 $ supplémentaires, 000 prix au Wolff New Venture Competition, également administré par CCEI.

Les membres de l'équipe espèrent qu'un jour leurs colorants auront un impact majeur à la fois pour l'industrie pharmaceutique et pour leurs collègues chercheurs universitaires.

"En tant qu'universitaires, " dit Loew, "nous ne pensons pas vraiment à l'argent. Nous sommes simplement heureux de faire notre science et espérons que cela aidera les gens un jour. Mais considérer les besoins d'un utilisateur final au-delà des autres scientifiques conduira potentiellement à une plus grande adoption de nos découvertes, plus de financement pour nos projets, et finalement plus de percées scientifiques. C'est un changement de culture qui mérite d'être pris en considération."