scientifiques de l'Université de Groningue, dirigé par le professeur agrégé de biologie chimique Giovanni Maglia, ont conçu un système de nanopores capable de mesurer différents métabolites simultanément dans une variété de fluides biologiques, le tout en quelques secondes. Le signal de sortie électrique est facilement intégré dans les appareils électroniques pour les diagnostics à domicile. Les résultats ont été publiés dans Communication Nature .

Mesurer de nombreux métabolites ou médicaments dans le corps est compliqué et prend du temps, et la surveillance en temps réel n'est généralement pas possible. Les courants ioniques qui traversent les nanopores individuels apparaissent comme une alternative prometteuse à l'analyse biochimique standard. Les nanopores sont déjà intégrés dans des appareils portables pour déterminer les séquences d'ADN. "Mais il est fondamentalement impossible d'utiliser ces nanopores pour identifier spécifiquement de petites molécules dans un échantillon biologique complexe, " dit Maglia.

Transducteur

Il y a un an, Maglia a démontré comment utiliser les nanopores pour identifier les « empreintes digitales » des protéines et des peptides, et même pour distinguer les polypeptides qui diffèrent par un acide aminé. Maintenant, il a adapté ce système pour identifier de petites molécules dans les fluides biologiques. Faire cela, il a utilisé un plus grand nanopore de forme cylindrique auquel il a ajouté des protéines de liaison au substrat. "Les bactéries fabriquent des centaines de ces protéines pour se lier à des substrats afin de les transporter dans les cellules. Ces protéines ont des spécificités qui ont évolué sur des milliards d'années."

Maglia adapte les protéines de liaison pour s'adapter à l'intérieur du nanopore. Si une protéine se lie ensuite à son substrat, il change de conformation. Cette, à son tour, modifie le courant traversant le pore. "Nous utilisons la protéine de liaison comme transducteur électrique pour détecter les molécules individuelles du substrat, " explique Maglia. Les pores peuvent être incorporés dans un appareil standard qui analyse simultanément le courant de centaines de pores individuels. À cette fin, les scientifiques travaillent avec Oxford Nanopores, le leader mondial de ce type de technologie.

Du sang, transpiration, et l'urine

En ajoutant deux protéines de liaison au substrat différentes spécifiques du glucose et de l'acide aminé asparagine, Maglia a pu obtenir une lecture pour les deux à partir d'une fraction d'une seule goutte de sang en moins d'une minute. « Des capteurs de glycémie en temps réel sont disponibles, mais l'analyse de l'asparagine prend normalement des jours, " dit-il. La méthode de Maglia fonctionne avec le sang, transpiration, urine ou tout autre fluide corporel, sans avoir besoin de préparation d'échantillon. Les protéines de liaison au substrat sont d'un côté de la membrane et l'échantillon est de l'autre. "Comme les pores sont très étroits, le mélange n'a lieu qu'à l'intérieur du nanopore, afin que le système puisse fonctionner en continu, " il explique.

Le défi est maintenant d'identifier des protéines de liaison appropriées pour plus de substrats, y compris les médicaments. Le groupe de Maglia en a trouvé dix jusqu'à présent. "Mais ils doivent être réglés pour travailler avec le pore. Et pour le moment, nous ne comprenons pas vraiment le mécanisme de cela, donc trouver les bonnes protéines est une question d'essais et d'erreurs, " dit-il. Maglia est à la recherche d'opportunités pour créer une entreprise qui fournira ces protéines de liaison. " Si nous pouvons créer un système avec des protéines spécifiques à des centaines de métabolites différents, nous aurons créé une nouvelle technologie vraiment perturbatrice pour le diagnostic médical."