La promesse de pouvoir dépister rapidement et avec précision des maladies ou des contaminants chimiques dans une minuscule goutte de sang a longtemps été un objectif insaisissable. Mais le scientifique Daojing Wang affirme que la technologie de son entreprise est à la hauteur.

En tant que chercheur au Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) du ministère de l'Énergie, Wang et d'autres ont développé un réseau d'émetteurs à buses multiples (MEA), une puce de silicium qui peut considérablement raccourcir le temps qu'il faut pour identifier les protéines, peptides, et d'autres composants moléculaires dans de petits volumes d'échantillons biologiques. Cette technologie brevetée est maintenant commercialisée par Newomics Inc., une société que Wang a lancée pour développer davantage le produit et créer une plate-forme de soins de santé personnalisés.

"Nous pouvons améliorer la sensibilité et le débit de la spectrométrie de masse pour détecter des biomarqueurs dans le sang ou d'autres fluides biologiques pour la médecine de précision, " dit Wang, fondateur et président de l'entreprise. "Notre premier produit, l'émetteur M3, est jusqu'à 10 fois plus sensible que les émetteurs conventionnels, et avec quelques analytes, même 100 fois plus sensible."

produit de Newomics, qui est basé sur la technologie de base développée au Berkeley Lab, est conçu pour fonctionner avec des spectromètres de masse, une machine couramment utilisée par les chercheurs, l'industrie pharmaceutique, et de plus en plus dans les laboratoires cliniques, pour mesurer la structure et la concentration des molécules. Une fois les parties moléculaires isolées, les scientifiques peuvent commencer à comprendre comment ils fonctionnent ensemble en tant que système, un domaine connu sous le nom de biologie des systèmes qui est très prometteur pour de meilleurs médicaments et diagnostics ainsi qu'une foule d'autres applications.

Comment ça fonctionne

Au cours de ses 11 années au Berkeley Lab, Wang s'est spécialisé dans le développement de nouveaux outils et méthodes pour la biologie des systèmes. Ses collaborateurs sur la technologie des émetteurs comprenaient les scientifiques du Berkeley Lab, Pan Mao, anciennement à la Division Sciences de la Vie du Laboratoire, et Peidong Yang, chercheur principal à la Division des sciences des matériaux.

Il était motivé pour développer cette technologie d'émetteur pour accélérer ce que l'on appelle "l'omique à cellule unique, " un domaine émergent en biologie où l'ADN, ARN, protéines, et les métabolites sont étudiés au niveau de la cellule individuelle, donnant de nouvelles perspectives sur la maladie et l'immunité.

La méthode dominante pour analyser des molécules biologiques telles que des peptides et des protéines dans un mélange complexe est la spectrométrie de masse à ionisation par électrospray (ESI-MS), une technique dans laquelle les échantillons moléculaires sont livrés à la machine sous forme de brume ionisée, propulsé par un courant électrique. Mais il y a un goulot d'étranglement en amont d'ESI-MS, le rendant lent et coûteux. Chaque échantillon doit être chargé, aligné, et pulvérisé un à la fois.

Au lieu d'un seul capillaire, L'émetteur M3 de Newomics comporte huit buses ou plus qui fonctionnent ensemble pour diviser un seul gros débit en débits plus petits. Pour l'AEM, jusqu'à 96 émetteurs M3 sont regroupés sur une seule puce. Le développement de ces technologies impliquait un mélange de microfluidique, microélectronique, et les innovations électrochimiques.

"Imaginez un pommeau de douche. Vous avez un gros débit entrant, et de nombreux petits flux sortant, " Wang a dit. " Vous faites couler la solution à travers la puce, et la solution est pulvérisée en gouttelettes. Ensuite, les molécules dans les gouttelettes sont détectées par le spectromètre de masse. L'idée est que lorsque vous avez des gouttelettes plus petites, vous augmentez l'efficacité d'ionisation et la sensibilité pour la spectrométrie de masse."

Ce qu'il peut faire

En éliminant le goulot d'étranglement et en augmentant le débit, L'émetteur de Newomics pourrait réduire considérablement le coût du test de chaque échantillon. Et en améliorant la sensibilité, il sera également possible de détecter de très faibles concentrations de molécules. Par exemple, ils ont montré qu'ils pouvaient analyser de nombreuses formes modifiées de protéines telles que l'albumine glyquée et les apolipoprotéines, en plus du glucose et de l'HbA1c classiques dans le suivi du diabète, en utilisant une seule goutte de sang. De tels tests ont le potentiel de permettre une meilleure surveillance à long terme et une meilleure gestion de la maladie du diabète.

"Nous pourrions améliorer la sensibilité et la robustesse de la spectrométrie de masse, " a dit Wang. " Par exemple, si quelqu'un veut examiner les espèces peu abondantes, ils peuvent utiliser nos appareils. Et une robustesse améliorée signifie que les résultats sont plus reproductibles et plus fiables."

En plus de produire ses produits émetteurs, Newomics développe également des services pour la médecine de précision, une nouvelle orientation des soins de santé dans laquelle les traitements sont personnalisés pour les individus sur la base de tests diagnostiques, comme la génomique, protéomique, ou analyse moléculaire.

"Licencer une technologie de Berkeley Lab comme base de sa startup puis développer un outil de recherche supérieur n'était qu'une première étape pour Newomics, " dit Elsie Quaite-Randall, Directeur du transfert de technologie de Berkeley Lab. "En se diversifiant dans de nouvelles catégories de produits et de services, Newomics démontre l'impact de grande envergure, heures supplémentaires, de la recherche fondamentale financée par le DOE.

Jusque là, la société a développé des tests sanguins pour le diagnostic et la gestion du diabète, et pour la surveillance des toxines environnementales - en particulier les PFC, ou des produits chimiques perfluorés, produits chimiques synthétiques utilisés dans une pléthore de produits de tous les jours qui sont lents à se décomposer dans le corps et peuvent avoir des effets néfastes sur la santé humaine.