Des scientifiques de l'Université technologique de Nanyang, Singapour (NTU Singapour) a développé un type de sonde d'imagerie qui permet une détection plus précoce de l'insuffisance rénale aiguë, une maladie qui se développe rapidement et qui peut être fatale.

Les nouvelles sondes rénales, qui ont été testés sur des souris, sont injectés dans la circulation sanguine. Ils « s'allument » lorsqu'ils détectent des changements moléculaires causés par l'apparition d'une insuffisance rénale aiguë.

Développé par le professeur agrégé Pu Kanyi et son équipe de NTU Singapour, ces sondes pourraient potentiellement être utilisées dans les bandelettes réactives pour les échantillons d'urine, ce qui en fait une méthode non invasive de détection de l'insuffisance rénale aiguë.

L'insuffisance rénale aiguë survient généralement en quelques heures ou quelques jours, et est plus fréquent chez les patients qui sont gravement malades et ont besoin de soins intensifs. Les plates-formes de diagnostic actuelles sont incapables de détecter le stade précoce, changements prémorbides qui sous-tendent l'insuffisance rénale aiguë.

La sonde d'imagerie moléculaire développée par l'équipe NTU, en revanche, est suffisamment sensible pour suivre les changements dans les processus biologiques déclenchés par l'apparition de la maladie.

Testé sur des modèles de souris présentant une insuffisance rénale aiguë d'origine médicamenteuse, les sondes rénales moléculaires développées par le NTU ont détecté l'apparition de la maladie 1,5 jours plus tôt que les procédures d'imagerie moléculaire actuelles. Les résultats ont été publiés dans Matériaux naturels en mai.

Professeur agrégé Pu Kanyi, qui est de la NTU School of Chemical and Biomedical Engineering, mentionné, "Pour les patients gravement malades, comme ceux de l'unité de soins intensifs, chaque minute est précieuse pour inverser une condition comme l'insuffisance rénale aiguë, ce qui peut entraîner une détérioration rapide de la santé d'un patient. Nos sondes rénales moléculaires sont utiles car elles suivent les changements subtils du corps au niveau moléculaire et pourraient aider à arrêter le développement de la maladie avant qu'il ne soit trop tard, ce que les méthodes de diagnostic actuelles sont incapables de faire."

Assoc Prof Pu envisage l'utilisation de ces sondes en unité de soins intensifs, où la détection précoce de l'insuffisance rénale aiguë est primordiale pour la survie d'un patient.

Il a dit, « Dans notre prochaine phase de recherche, nous devons nous concentrer sur le raffinement des sondes avec des échantillons d'urine de patients gravement malades. Nous prévoyons de le faire en collaborant avec des institutions médicales à Singapour et à l'étranger."

L'équipe a déposé un brevet à Singapour sur cette technologie.

Comment ça fonctionne

Pour s'assurer que les sondes moléculaires rénales suivent les bons signaux et processus biologiques, Assoc Prof Pu et son équipe ont d'abord identifié les espèces réactives de l'oxygène (ROS), qui sont des molécules chimiquement instables qui servent de biomarqueurs à un stade précoce pour les lésions rénales. Un déséquilibre des ROS dans le corps entraîne des dommages dans les tissus adipeux du corps, ADN, et protéines, dont les médecins savent qu'ils peuvent déclencher des voies de mort cellulaire dans un organe et une fibrose rénale, dans lequel un rein blessé n'est plus en mesure de guérir.

Assoc Prof Pu a dit, "De nombreux rapports ont montré que les sous-produits induits par les ROS sont dérégulés dans le plasma ou l'urine avant qu'une lésion rénale aiguë ne se produise. Cela implique que la détection directe des ROS pourrait identifier une insuffisance rénale aiguë plus tôt."

L'équipe a ensuite créé des sondes composées de trois composants :une partie qui réagit avec les ROS identifiés; une partie de signalisation de luminescence qui assure que la sonde s'allume lors de cette réaction; et une partie qui garantit que la sonde traverse les reins au lieu de s'accumuler dans le foie (voir graphique ci-dessous). Ces sondes sont suffisamment sensibles pour détecter des changements subtils dans les concentrations de biomarqueurs, permettant une détection précoce de la maladie.

Les sondes ont été injectées à des souris après avoir reçu du cisplatine, un médicament contre le cancer, à un niveau destructeur pour les reins. Douze heures après l'injection de cisplatine, la sonde s'est allumée, signalant la détection d'un changement dans les biomarqueurs liés à l'insuffisance rénale aiguë. Ceci est cohérent avec les dommages tubulaires rénaux qui ont été mesurés chez les souris trois jours après l'administration de cisplatine.

En plus de tester la capacité de la sonde à détecter les signes d'insuffisance rénale aiguë, l'équipe NTU a également découvert que la sonde a une clairance rénale élevée - plus de 97 pour cent des sondes injectées aux souris ont traversé les reins, et ont été excrétés dans l'urine.

L'efficacité élevée de clairance rénale de la sonde signifie que ces sondes pourraient être utilisées directement sur des échantillons d'urine, a déclaré le professeur Assoc Pu. Lorsqu'il est ajouté à l'échantillon d'urine et incubé pendant quelques heures, les sondes s'allument lorsqu'elles sont exposées à la lumière UV en présence de biomarqueurs. Cela ouvre des possibilités de développement de ces sondes sous forme de bandelettes de test pour les échantillons d'urine, ce qui en fait un moyen non invasif potentiel de vérifier l'insuffisance rénale aiguë à l'avenir, il a dit.