Une équipe de chimistes dirigée par le professeur Albert Heck donne une nouvelle tournure à l'analyse et à la compréhension des molécules. En améliorant ingénieusement les équipements de mesure actuels, l’équipe a pu piéger et observer des molécules individuelles pendant une période beaucoup plus longue, jusqu’à 25 secondes. Ce temps d'observation prolongé leur a permis de voir les détails les plus fins des molécules, améliorant ainsi leur compréhension.
L’amélioration de la précision est comparable à la mesure d’une différence de masse d’un sur un million. Heck le compare à un sac de sucre. "Cette précision consiste à pouvoir déterminer qu'il manque un grain de sucre dans un sac plein de 1 kilogramme de sucre", explique Heck.
L'équipe a publié ses résultats aujourd'hui dans la revue Nature Methods . Leur amélioration massive de la résolution pourrait bénéficier à la fabrication de vaccins et de vecteurs moléculaires utilisés en thérapie génique.
Traditionnellement, les chimistes utilisent une technologie appelée spectrométrie de masse pour examiner la composition des molécules. Bien que cela offre des analyses avec des niveaux de détail substantiels, son inconvénient est qu’il examine des millions de molécules à la fois. Cela rend difficile l'étude des grosses molécules, car le nombre plus élevé de molécules piégées interfèrent les unes avec les autres.
Ils ont donc développé une nouvelle méthode par laquelle une seule molécule est piégée dans un Orbitrap tout en tournant fortement. En mesurant le comportement de rotation, ils sont capables d'analyser la masse et la composition de la molécule.
Normalement, cette méthode ne peut enregistrer les signaux que pendant une courte durée, généralement environ 25 millisecondes. Dans leur étude, les scientifiques ont modifié la méthode d'acquisition des données, leur permettant de piéger et de surveiller des ions individuels mille fois plus longtemps, pendant une durée impressionnante de 25 secondes.
Pour comprendre cette avancée, imaginez vous balancer sur une balançoire pendant quelques secondes seulement, plutôt que de vous balancer pendant une période prolongée. Plus vous balancez longtemps, plus un observateur peut mesurer avec précision votre rythme et en déduire des caractéristiques vous concernant. De même, en piégeant les ions en rotation pendant une durée prolongée, les scientifiques peuvent capturer des informations plus détaillées sur leur fréquence de rotation et ainsi mieux caractériser les molécules.
Être capable de mesurer des molécules géantes avec autant de détails pourrait ouvrir la voie à des progrès dans divers domaines, explique Heck. Un exemple est la production de molécules thérapeutiques, telles que des virus, utilisées cliniquement en thérapie génique. Ces virus sont chargés d'un gène humain fonctionnant correctement qui remplace les gènes erronés dans l'ADN des patients souffrant d'une maladie génétique.
Heck déclare :« Jusqu'à présent, les développeurs de virus de thérapie génique ne peuvent pas vraiment vérifier si un virus héberge le gène spécifique qu'il est censé délivrer. On estime qu'avec les méthodes actuelles, seulement 1 à 2 pour cent des virus de thérapie génique produits sont chargé avec succès avec le gène souhaité, cela induit qu'une partie substantielle des virus thérapeutiques introduits chez un patient n'auront aucun effet."
Si les développeurs de thérapie génique pouvaient mieux mesurer la différence entre les virus « vides » et « remplis », ils pourraient rendre leurs lignes de production plus efficaces. Heck déclare :"Si l'on considère que certains traitements de thérapie génique coûtent environ 1 million d'euros par traitement, cette amélioration de l'efficacité pourrait avoir un impact bénéfique significatif."
Plus d'informations : Evolène Deslignière et al, Les transitoires ultralongs améliorent la sensibilité et la résolution dans la spectrométrie de masse mono-ion basée sur Orbitrap, Nature Methods (2024). DOI :10.1038/s41592-024-02207-8
Fourni par l'Université d'Utrecht
