(PhysOrg.com) -- La recherche de biomarqueurs qui peuvent mettre en garde contre des maladies telles que le cancer alors qu'elles en sont encore à leur stade précoce est susceptible de devenir beaucoup plus facile grâce à une puce de biocapteur innovante développée par des chercheurs de l'Université de Stanford. Le capteur est jusqu'à 1, 000 fois plus sensible que n'importe quelle technologie actuellement utilisée en clinique, est précis quel que soit le fluide corporel analysé, et peut détecter des protéines biomarqueurs sur une gamme de concentrations trois fois plus large que toute méthode existante, disent les chercheurs.
La puce nanocapteur recherche également jusqu'à 64 protéines différentes simultanément et s'est avérée efficace dans la détection précoce des tumeurs chez la souris, suggérant que cela pourrait ouvrir la porte à une détection beaucoup plus précoce même des cancers les plus insaisissables chez l'homme. Le capteur peut également être utilisé pour détecter des marqueurs de maladies autres que le cancer. Les chercheurs ont publié leur description de leur nanocapteur magnétique dans la revue Médecine naturelle .
"Au stade précoce [d'un cancer], le niveau de biomarqueur protéique dans le sang est très, très lent, il faut donc une technologie ultra-sensible pour le détecter, " a déclaré Shan Wang, Doctorat., de l'Université de Stanford et membre du Center for Cancer Nanotechnology Excellence Focused on Therapy Response (Stanford CCNE). "Si vous pouvez le détecter tôt, vous pouvez avoir une intervention précoce et vous avez une bien meilleure chance de guérir cette personne. »
Wang a déclaré que la technologie des nanocapteurs pourrait également permettre aux médecins de déterminer rapidement si un patient répond à un traitement particulier de chimiothérapie. « Nous pouvons savoir au deuxième ou au troisième jour du traitement si cela fonctionne ou non, au lieu d'un mois ou deux plus tard, " il a dit.
Le capteur que Wang et ses collègues ont créé, qui utilise la nanotechnologie de détection magnétique qu'ils avaient développée précédemment, peut détecter un biomarqueur protéique associé au cancer à une concentration aussi faible qu'une partie sur cent milliards (ou 30 molécules dans un millimètre cube de sang). Bien que les bases de la technologie de détection magnétique utilisée dans le nouveau biocapteur aient été décrites l'année dernière dans un article du Actes de l'Académie nationale des sciences , le nouveau capteur est non seulement plus sensible que le précédent de plusieurs ordres de grandeur, il surpasse également son prédécesseur, ainsi que les méthodes de détection actuellement utilisées en clinique, de plusieurs autres manières.
Le gain de performance le plus impressionnant détaillé dans l'article de Nature Medicine est que les chercheurs ont maintenant démontré que le nanocapteur magnétique peut détecter avec succès les tumeurs cancéreuses chez la souris lorsque les niveaux de protéines associées au cancer sont encore bien inférieurs aux concentrations détectables à l'aide de la méthodologie standard actuelle. connu sous l'acronyme ELISA. "C'est une découverte cruciale pour nous car elle dit que dans une application biologique réaliste - celle de la croissance tumorale chez la souris - nous pouvons réellement voir les tumeurs avant que quoi que ce soit d'autre n'ait pu les détecter, " a déclaré Sanjiv Gambhir, MARYLAND., Doctorat., chercheur principal du CCNE de Stanford.
"Je dirais que le [premier article était] une preuve de concept de la technologie, et le papier Nature Medicine est une preuve de concept de la technologie fonctionnant dans une application du monde réel, " a-t-il dit. " C'est une chose que la technologie montre qu'elle peut fonctionner en principe; c'en est une autre de l'utiliser avec de vrais échantillons de sang de souris provenant d'une vraie souris développant une vraie tumeur."
Dans l'article sur la médecine naturelle, les chercheurs montrent que le nouveau nano-capteur magnétique a une large plage de sensibilité, des niveaux de la partie par milliard à des concentrations de six ordres de grandeur, ou un million de fois, plus grand. Les meilleures méthodes d'analyse existantes, ou des dosages, en utilisation clinique, peut détecter des protéines sur une plage de concentrations d'au plus deux ordres de grandeur.
La plupart des plates-formes de détection actuellement utilisées se limitent également à effectuer une seule analyse à la fois. Pour créer un essai multiplexé, Wang et ses collègues ont attaché les nano-capteurs magnétiques à une puce électronique dans un réseau de 64 capteurs, chacun pouvant être configuré pour détecter une protéine différente. Par conséquent, les chercheurs peuvent rechercher des dizaines de protéines différentes simultanément au cours d'une seule analyse. La nouvelle méthode est également plus rapide que les tests ELISA standard, avec des résultats généralement disponibles en une à deux heures.
Les chercheurs ont également démontré que le capteur est tout aussi efficace dans tous les fluides biologiques probables, ou matrice, qu'un médecin voudrait analyser pour les protéines associées au cancer. Ces fluides comprennent l'urine, salive, plasma sanguin (sang dont les cellules sanguines ont été retirées), sérum (plasma sanguin dont les facteurs favorisant la coagulation ont été éliminés) et lysats cellulaires (nom appliqué au ragoût cellulaire produit par dissolution des cellules).
La clé de la polyvalence du nanocapteur magnétique et de la large gamme de concentrations qu'il peut détecter réside dans son utilisation du magnétisme et dans la large gamme de détecteurs magnétiques ultrasensibles développés pour l'industrie informatique. Le mécanisme de base de détection utilisé dans les nanocapteurs magnétiques consiste à capturer des protéines et des marqueurs de maladies à l'aide d'anticorps qui ont naturellement tendance à se lier à ces molécules, appelés antigènes. Les anticorps, surnommé "capture d'anticorps, " sont appliqués à un capteur, de sorte que lorsque la matrice d'intérêt est placée sur la puce du capteur, les antigènes appropriés se lient.
Alors que les antigènes sont retenus, une autre cuillerée d'anticorps est appliquée. Ces anticorps sont attirés vers une région moléculaire différente des antigènes contenus dans les capteurs, et lorsque le deuxième groupe d'anticorps se lie aux antigènes, ils les scellent efficacement dans un sandwich aux anticorps. Les chercheurs appliquent ensuite un lavage contenant des étiquettes de nanoparticules magnétiques qui ont été adaptées pour s'adapter à des anticorps spécifiques. Les nanotags magnétiques se fixent sur l'anticorps externe du sandwich, où ils modifient le champ magnétique ambiant d'une manière petite mais distincte et détectable qui est détectée par le détecteur.
Une autre vertu de la technologie, Wang a dit, est qu'il utilise une technologie existante déjà utilisée dans les industries du stockage de données et des semi-conducteurs. À cause de ça, « Cela peut être fabriqué à un prix relativement bas. C'est [très similaire] au même capteur que vous utilisez dans un lecteur de disque dur pour lire un disque dur, " il a dit.
L'une des prochaines étapes de la recherche, Wang a dit, est de tester les nanocapteurs magnétiques sur des échantillons de sang humain provenant d'une étude à long terme dans laquelle des chercheurs ont prélevé du sang sur des sujets avant que l'un d'entre eux ne soit diagnostiqué avec un cancer. À cette fin, l'équipe de Stanford collaborera avec le Fred Hutchison Cancer Research Center à Seattle et la Canary Foundation, une organisation à but non lucratif qui se concentre sur le diagnostic précoce du cancer.
Ce travail, qui est détaillé dans un article intitulé, "Les dosages de protéines insensibles à la matrice repoussent les limites des biocapteurs en médecine, " a été soutenu par l'Alliance NCI pour la nanotechnologie dans le cancer, une initiative globale conçue pour accélérer l'application des nanotechnologies à la prévention, diagnostic, et le traitement du cancer. Les enquêteurs de MagArray Inc., ont également participé à cette étude. Un résumé de cet article est disponible sur le site Web de la revue.
Fourni par National Cancer Institute (actualité :web)
