Des chercheurs du programme Precision Health de la Michigan State University ont aidé à développer une nouvelle méthode fascinante pour détecter la densité des protéines dans le sang, une méthode qui pourrait considérablement améliorer la vitesse à laquelle les maladies sont détectées et diagnostiquées.

La méthode, appelé "lévitation magnétique, " ou MagLev, avait déjà été utilisé pour séparer différents types de particules dans des solutions, les ranger en groupes en fonction de leur densité relative plutôt que de leur poids. Maintenant, deux nouvelles études de Morteza Mahmoudi de Precision Health, maître assistant, et Ali Akbar Ashkarran, associé de recherche, illustrer comment la méthode peut également être appliquée au plasma sanguin humain, le composant liquide du sang. Le plasma contient de nombreux types de protéines qui remplissent une multitude de fonctions dans le corps.

"Quand on met quelque chose dans du liquide, il se sépare en sédiments en poids, " a déclaré Mahmoudi. "Mais une autre force - la force magnétique - peut annuler le poids et faire léviter les protéines. Cela nous permet de définir beaucoup plus précisément la densité des protéines en solution."

Il est important de pouvoir mesurer avec précision la densité des protéines dans le corps, car les protéines jouent un rôle important dans les états de santé et de maladie. Par exemple, les lipoprotéines transportent les graisses vers les cellules, les protéines d'anticorps jouent un rôle dans l'immunité et les protéines de coagulation aident à la coagulation du sang. Les méthodes actuelles pour mesurer la densité des protéines dans un liquide ne sont pas fiables et détruisent souvent les propriétés fondamentales des protéines.

Dans la première étude, Publié dans Chimie analytique , l'équipe a appliqué la technique MagLev dans un petit tube contenant des nanoparticules magnétiques dans lesquelles des protéines plasmatiques avaient été introduites. Sur une période de trois heures, l'équipe a observé l'émergence d'un certain nombre de bandes distinctes représentant diverses formes de protéines.

"Les protéines ont créé des formes spécifiques lorsqu'elles ont été mises en lévitation, " a déclaré Mahmoudi. "Cela ressemble à un 'visage souriant' de couches."

Mesurer la densité des bandes, l'équipe est arrivée à deux constatations dignes de mention. La première était qu'il n'y avait pas de corrélation entre la densité d'une protéine et son poids moléculaire, ce qui est surprenant car cela va à l'encontre de la pensée conventionnelle. L'autre était que la densité moyenne des protéines était beaucoup plus faible que ce que les études précédentes avaient suggéré.

Le mécanisme par lequel les protéines se séparent en couches par densité n'est pas totalement clair, mais cela peut être dû à des différences structurelles et/ou à des interactions protéine à protéine.

"Les résultats sont d'une importance cruciale, comme la densité des protéines est utilisée pour définir les propriétés physiques des protéines, y compris leurs structures 3D, " dit Mahmoudi. " De plus, la densité précise des protéines nous permet de concevoir des agents thérapeutiques plus sûrs et plus efficaces, comme la nanomédecine."

Donc, la méthode MagLev n'est pas seulement un outil de recherche amusant, elle a des implications cliniques passionnantes. La « signature » particulière des protéines plasmatiques d'un individu peut en dire long sur l'état de santé d'un patient.

En effet, c'est ce que Mahmoudi et Ashkarran ont exposé dans la deuxième étude, Publié dans Matériaux de santé avancés . Ils ont testé cliniquement la méthode MagLev en comparant le plasma de personnes en bonne santé à celui de personnes qui abusent d'opioïdes. De l'analyse d'images, ils ont trouvé des différences distinctes et fiables dans le spectre des protéines plasmatiques des individus en bonne santé et de ceux qui abusent des opioïdes.

Par exemple, les donneurs abusant d'opioïdes avaient des niveaux plus élevés de certaines variantes de l'hémoglobine, une découverte qui correspond à la littérature précédente indiquant des niveaux plus élevés d'hémoglobine dans le sang et dans le cerveau des personnes.

La méthode est particulièrement prometteuse pour le diagnostic, un processus potentiellement long qui peut retarder le traitement. Mahmoudi a déclaré que lui et son équipe travaillaient actuellement sur l'utilisation de MagLev pour identifier d'autres types de maladies chroniques, comme la sclérose en plaques et le cancer, où un diagnostic précis est essentiel et, dans de nombreux cas, salvateur.

"Il existe quatre sous-types de SEP, mais le diagnostic est actuellement basé sur le comportement du patient, symptômes, et sa réponse au traitement, " a déclaré Mahmoudi. "Il n'y a pas de biomarqueur ou de test IRM pour diagnostiquer les différents sous-types à un stade précoce. Il est essentiel de diagnostiquer correctement le type de SEP, car il dicte quel type de traitement est approprié. Nous espérons que cette méthode MagLev donnera aux cliniciens une technique pour définir les sous-types."

L'équipe cherche également à savoir si MagLev peut être utilisé dans le diagnostic du cancer, où la détection précoce peut affecter les taux de survie.

"Si nous pouvons utiliser la technique pour détecter le cancer plus tôt, beaucoup plus de cancers pourraient être traités avec succès, " a déclaré Mahmoudi. " Des études montrent que de nombreux types de cancers peuvent être guéris s'ils sont détectés à un stade précoce. Le vrai problème, c'est la détection tardive."