(PhysOrg.com) -- Une équipe de chercheurs de l'Université de Toronto a utilisé des nanomatériaux pour développer une micropuce peu coûteuse suffisamment sensible pour déterminer rapidement le type et la gravité du cancer d'un patient afin que la maladie puisse être détectée plus tôt pour un traitement plus efficace. Leur travail, rapportés dans deux articles publiés dans des revues ACS Nano et Nature Nanotechnologie , pourrait annoncer une ère où les diagnostics moléculaires peu coûteux mais sophistiqués deviendront monnaie courante.
Le nouvel appareil des chercheurs peut facilement détecter les biomarqueurs de signature qui indiquent la présence d'un cancer au niveau cellulaire, même si ces biomolécules - des gènes qui indiquent des formes agressives ou bénignes de la maladie et différencient les sous-types du cancer - ne sont généralement présentes qu'à de faibles niveaux dans les échantillons biologiques. L'analyse peut être effectuée en 90 minutes, une amélioration significative par rapport aux procédures de diagnostic existantes qui prennent généralement des jours.
"Aujourd'hui, il faut une salle remplie d'ordinateurs pour évaluer un échantillon cliniquement pertinent de biomarqueurs du cancer et les résultats ne sont pas rapidement disponibles, " a déclaré Shana Kelley, co-responsable de l'équipe. " Notre équipe a pu mesurer des biomolécules sur une puce électronique de la taille de votre doigt et analyser l'échantillon en une demi-heure. L'instrumentation requise pour cette analyse peut être contenue dans une unité de la taille d'un BlackBerry."
Le dispositif à nanoélectrodes que Kelley, collaborateur Edward Sargent, et leurs étudiants ont créé est capable de détecter les gènes liés à la maladie sans utiliser la PCR pour amplifier l'ADN de bas niveau. Les électrodes, qui sont l'élément clé de l'appareil, ont une nouvelle forme nanostructurée hautement ramifiée qui peut détecter les concentrations atomiques d'ADN. En utilisant des réseaux d'électrodes, chacun différant par le degré de ramification nanostructurée, les chercheurs ont pu construire un appareil capable de détecter des molécules d'ADN sur six ordres de grandeur, surmonter le problème de la plage dynamique - la capacité de détecter à la fois des molécules communes et rares - qui a tourmenté d'autres appareils.
Les enquêteurs ont fabriqué ces dispositifs à l'aide d'un processus de production de micropuce standard connu sous le nom de photolithographie pour créer la grille d'électrodes de base nécessaire pour mesurer plusieurs biomarqueurs simultanément, puis utilisé une deuxième technique connue sous le nom d'électrodéposition pour faire croître les nanostructures ramifiées sur les électrodes, contrôler la taille de chaque électrode en faisant varier le temps pendant lequel l'électrodéposition s'est produite. Avec les électrodes en place, les chercheurs les ont ensuite recouverts de diverses molécules de liaison à l'ADN connues sous le nom d'acides nucléiques peptidiques, ou PNA, qui peut être conçu pour se lier à une séquence de gène spécifique. Lorsqu'un morceau d'ADN se lie à sa molécule d'ADN ou d'ARN complémentaire, il déclenche une réaction chimique qui modifie le signal électrique généré par l'électrode associée.
À l'aide de leur appareil, les chercheurs ont analysé des échantillons d'ARN messager provenant de biopsies de cancer de la prostate. Leur analyse a montré que l'appareil peut détecter les fusions de gènes caractéristiques du cancer de la prostate. Plus important, l'appareil a été capable de faire la distinction entre les fusions de gènes associées à des formes de cancer de la prostate à croissance rapide ou lente.
L'article décrivant la construction de ce nanobiocapteur est intitulé, "Programmer les limites de détection des biocapteurs par nanostructuration contrôlée." Un résumé de cet article est disponible sur le site Web de la revue.
L'article détaillant l'utilisation du nanobiocapteur pour détecter et caractériser les cancers est intitulé, "Profilage direct des biomarqueurs du cancer dans les tissus tumoraux à l'aide d'un circuit intégré à microélectrodes nanostructurées multiplexées." Un résumé de cet article est disponible sur le site Web de la revue.
Fourni par National Cancer Institute (actualité :web)
