Des chercheurs de Critical Analytics for Manufacturing Personalized-Medicine (CAMP) ont mis au point un nouveau test de profilage immunitaire sans marqueur qui profile l'évolution rapide de la réponse immunitaire de l'hôte en cas d'infection, en rupture avec les méthodes existantes axées sur la détection des agents pathogènes eux-mêmes, qui peuvent souvent être à des niveaux faibles au sein d'un hôte. Cette nouvelle technologie présente de nombreux avantages par rapport aux méthodes actuelles, étant tous les deux beaucoup plus rapides, plus sensible et précis.

Le nouveau test est décrit dans un article intitulé, « Les marqueurs biophysiques sans étiquette issus du profilage immunitaire microfluidique du sang total révèlent des signatures de réponse immunitaire sévères, " publié récemment dans Petit , une revue scientifique hebdomadaire à comité de lecture couvrant les nanotechnologies, et comprenait une étude pilote de 85 donneurs recrutés dans le service des urgences de l'hôpital universitaire national (NUH). Le document a été dirigé par le Dr Kerwin Kwek Zeming, associé postdoctoral senior chez SMART CAMP, et co-écrit par le professeur Jongyoon Han, Chercheur principal au SMART CAMP et professeur de génie biologique et de génie électrique au MIT, et le Dr Win Sen Kuan, Directeur de recherche, Service de médecine d'urgence, NUH.

Dans de nombreux cas, le principal coupable derrière la manifestation de la maladie, gravité de l'infection, et la mortalité des patients est une réponse immunitaire de l'hôte trop agressive. Par exemple, la pandémie de grippe espagnole de 1918 a entraîné un nombre disproportionné de décès parmi les jeunes adultes par ailleurs en bonne santé. Cela a été attribué au phénomène maintenant bien étudié des tempêtes de cytokines, qui précipitent la libération rapide de cellules immunitaires et de molécules inflammatoires et sont provoquées par une réponse immunitaire hyper-agressive de l'hôte. Dans un exemple plus récent, les cas d'infection grave au COVID-19 entraînent souvent la mort par sepsis et une réponse immunitaire dérégulée, tandis que les méthodes actuelles de stratification du risque basées sur l'âge et la comorbidité restent un défi important et peuvent être inexactes. De plus, Les tests COVID-19 actuels ne prédisent pas la gravité de la réponse immunitaire et peuvent donc conduire à un déploiement inefficace des ressources dans les établissements de santé.

En cas d'infection aiguë, l'état de la réponse immunitaire d'un patient peut souvent être volatile et peut changer en quelques minutes. D'où, il existe un besoin pressant de dosages capables d'informer rapidement et avec précision sur l'état du système immunitaire. Ceci est particulièrement vital dans le triage précoce chez les patients atteints d'une infection aiguë et la prédiction d'une détérioration ultérieure de la maladie. À son tour, cela permettra au personnel médical de mieux faire des évaluations initiales plus précises et de fournir la réponse médicale appropriée. Cela peut garantir une intervention rapide dans le service des urgences (SU) et empêcher l'admission à l'unité de soins intensifs (USI).

Le nouveau test développé par les chercheurs de SMART se concentre sur le profilage de la réponse inflammatoire de l'hôte en évolution rapide, qui dans un état hyper-agressif, peut entraîner une septicémie et la mort. Un test de profilage immunitaire de 15 minutes sans marquage à partir de 20 µL de sang non traité utilisant des piliers non conventionnels en forme de L et de L inversé de la technologie microfluidique DLD a été développé, fonctionnant comme un dosage sensible et quantitatif des signatures biophysiques des cellules immunitaires par rapport aux niveaux d'activation en temps réel des globules blancs. Comme les WBC sont activés par divers déclencheurs internes ou externes, le test peut mesurer avec sensibilité à la fois l'étendue et la direction de ces changements, qui à leur tour reflètent l'état actuel de la réponse immunitaire d'un patient. En tant que tel, le nouveau test développé par les chercheurs de SMART est capable d'évaluer avec précision et rapidité les états de réponse immunitaire des patients en profilant la taille des cellules immunitaires, déformabilité, Distribution, et le nombre de cellules.

Significativement, le nouveau test offre des avantages considérables par rapport aux méthodes existantes de profilage du système immunitaire et de son activité. Il s'agit notamment de mesurer l'expression des gènes des leucocytes, marqueurs biochimiques de surface cellulaire, et le profil des cytokines sériques dans le sang. Notamment, ces méthodes actuelles nécessitent des étapes de dilution ou de prétraitement des échantillons, ainsi que de main-d'œuvre, équipements coûteux et procédures de marquage des anticorps. Par conséquent, ces méthodes nécessitent généralement quelques heures, Au minimum, pour renvoyer les résultats. Il s'agit d'un problème majeur et d'un inconvénient au triage et au service des urgences, où les cliniciens doivent effectuer des évaluations cliniques précises le plus tôt possible. La nature laborieuse et chronophage de ces méthodes actuelles limite considérablement leur utilité clinique pour un triage rapide et empêche leur mise en œuvre plus large au sein des urgences ou des soins intensifs.

En revanche, comme ce nouveau test SMART ne prend que 15 minutes, utilise seulement 20 µL de sang total, et ne nécessite que des fréquences d'images de capture vidéo allant jusqu'à 150 ips, il existe un potentiel considérable pour que la technologie soit développée en une unité portable capable d'effectuer des tests d'épargne sanguine au point de service, ce qui pourrait améliorer considérablement le diagnostic et la différenciation des patients aux urgences et dans d'autres milieux de soins primaires ou critiques. Cette application permettra aux cliniciens d'identifier rapidement les patients à risque et de prendre des mesures immédiates pour atténuer ou prévenir le dysfonctionnement des organes et d'autres effets indésirables d'une réponse immunitaire hyper-agressive.

L'auteur principal, le Dr Kerwin Kwek, a déclaré :« Notre nouveau test DLD aidera à répondre à un besoin non satisfait aux urgences et aux soins intensifs en réduisant considérablement le temps d'attente pour obtenir des résultats de test précis pour les patients. Cela pourrait conduire à une prise de décision de triage plus efficace et à un traitement plus approprié et plus rapide, qui sont essentiels pour sauver des vies. Plus généralement, cette technologie révolutionnaire offre de nouvelles perspectives à la fois sur l'ingénierie de la microfluidique de précision et sur la recherche clinique."

Le professeur Jongyoon Han a ajouté, « À la suite des leçons apprises dans les salles d'urgence des hôpitaux du monde entier, en particulier pendant la pandémie de COVID-19, où les professionnels de la santé ont été confrontés à des décisions difficiles et parfois de vie ou de mort lors du triage, cette nouvelle technologie représente une percée extrêmement excitante et significative. En réduisant le temps nécessaire pour les résultats d'analyse de quelques heures à quelques minutes, Le nouveau test de SMART CAMP pourrait aider à sauver des vies alors que nous continuons à lutter contre le fléau des agents pathogènes et des maladies infectieuses. Le test aura également des applications plus larges, offrant aux cliniciens un nouvel outil plus efficace aux urgences et aux soins intensifs. »