Pour la première fois, les chercheurs ont détecté une activité de protéase avec la spectroscopie Raman à surface améliorée (SERS) réalisée à l'aide d'un petit guide d'ondes. Le travail ouvre la voie au temps réel, surveillance de la protéase en laboratoire sur puce sans marquage, qui pourrait offrir une approche à haut débit pour cribler de nouveaux médicaments qui inhibent les protéases impliquées dans la maladie.

Les protéases brisent les liaisons peptidiques qui maintiennent les protéines ensemble. Ce sont des cibles médicamenteuses importantes en raison de leur implication dans de nombreuses maladies, y compris le cancer, La maladie d'Alzheimer, et l'arthrite.

Nina Turk du centre de recherche IMEC de l'Université de Gand en Belgique présentera les nouvelles recherches lors de la conférence OSA Frontiers in Optics and Laser Science APS/DLS (FiO + LS) qui se tiendra du 14 au 17 septembre.

« Nous espérons que notre approche interdisciplinaire pourra un jour permettre la découverte rapide et efficace de nouveaux médicaments pour une variété de maladies liées à la protéase, améliorant ainsi la vie de millions de patients dans le monde, " dit Turc.

SERS sur une puce

SERS utilise une surface métallique avec une rugosité nanométrique pour améliorer les signaux faibles produits lorsque la lumière interagit avec un échantillon. En raison de sa haute sensibilité, la technique de spectroscopie peut détecter des analytes dans des volumes extrêmement petits. Bien que le SERS ait été utilisé pour la détection sensible et sélective des protéases, cela n'a été démontré qu'en utilisant une configuration de microscopie Raman encombrante.

Récemment, Les guides d'ondes à fente nanoplasmoniques sont apparus comme une nouvelle façon d'exciter et de collecter efficacement les signaux SERS. Ces guides d'ondes se composent de deux rails qui forment un petit espace à travers lequel la lumière peut être guidée. Le revêtement de l'intérieur de l'espace avec des nanostructures d'or peut être utilisé pour produire l'effet SERS. En raison de leur petite taille, les guides d'ondes peuvent être incorporés sur des dispositifs de laboratoire sur puce, permettant la mesure simultanée de nombreux analytes pour la découverte de médicaments à haut débit.

Pour voir si ces guides d'ondes à fente nanoplasmoniques seraient utiles pour la détection SERS des protéases, les chercheurs ont fabriqué un guide d'ondes et conçu une expérience pour détecter la trypsine protéase. Ils ont créé un substrat peptidique spécifique pour la trypsine qui se lie à la nanostructure en or. Lorsque le peptide trypsine se clive au substrat, une partie du substrat se diffuse, créant une réduction détectable d'intensité pour le spectre SERS.

Leur expérience a révélé une diminution de 70 % de l'intensité du SERS après une heure d'incubation de la trypsine, montrant que des guides d'ondes à fente nanoplasmoniques pourraient être utilisés pour détecter la trypsine. Les chercheurs travaillent maintenant à étendre leur plate-forme afin qu'elle puisse détecter l'activité de deux ou plusieurs protéases simultanément. Le travail était la collaboration entre l'Université de Gand-imec et l'Institut flamand de biotechnologie (VIB) sous la direction des professeurs Roel Baets et Kris Gevaert.