Vasily Kolchenko, professeur agrégé de sciences biologiques au New York City College of Technology (City Tech), est un acteur clé d'une équipe de recherche qui a récemment réalisé une percée d'une importance potentielle énorme pour le traitement de maladies graves.

Leur travail a permis, pour la première fois, pour détecter la plus petite particule virale. Puisque même une particule virale peut représenter une menace mortelle, la recherche apportera probablement une contribution importante à la recherche en cours sur la détection précoce de maladies telles que le SIDA et le cancer.

Jusqu'à ce que l'équipe de recherche annonce sa découverte cette année en Lettres de physique appliquée (27 juillet 2012), aucun instrument ou méthodologie n'avait réussi à détecter de manière fiable et précise une seule particule virale, qui est dans la gamme de taille d'une nanoparticule. (Environ 80, 000 nanoparticules côte à côte auraient la même largeur qu'un cheveu humain.)

La recherche aura potentiellement un impact immense sur le grand public, aider à la détection de la maladie à son stade le plus précoce, lorsque moins d'agents pathogènes sont présents et que l'intervention médicale peut être la plus efficace. Cette nouvelle approche a également des applications possibles dans l'identification de nombreuses molécules, surtout les protéines, qui sont importants pour la recherche sur le développement de médicaments, à la fois comme cibles et comme traitements.

Alors que les scientifiques utilisent depuis longtemps des microscopes pour voir des objets aussi petits que des bactéries, les virus sont beaucoup plus petits. Même les microscopes électroniques les plus sensibles, qui sont encombrants, coûteux et difficile à exploiter, ne peut garantir la détection de ces minuscules particules.

La percée de l'équipe consistait à ajouter une nano-antenne au dispositif de détection de lumière pour améliorer le signal. « L'idée que la lumière puisse « sentir » la présence de nanoparticules et réagir à leur arrivée était révolutionnaire, " dit le Dr Kolchenko.

« Étant donné que tous les virus les plus mortels et les molécules biologiques les plus intéressantes – protéines et ADN – appartiennent au monde nano, notre recherche s'est avérée véritablement innovante, et sa promesse est presque illimitée en termes de détection à peu près tout ce qui intéresse les sciences de la vie, " il ajoute.

Dr Kolchenko, qui a un diplôme de médecine, un doctorat en physiologie et une maîtrise en mathématiques de l'Université de Kiev, a fourni une combinaison unique d'expertise en bioinformatique, mathématiques et médecine qui ont fait partie intégrante du succès du projet en isolant le plus petit virus à ARN individuel, MS2.

"Je me suis d'abord intéressé à poursuivre des recherches sur l'utilisation de la lumière pour la détection et la mesure des plus petits objets biologiques et non vivants lorsque j'ai entendu une conférence sur les biocapteurs que le professeur Stephen Arnold de Polytechnic/NYU a donnée à City Tech, " dit le Dr Kolchenko, qui enseigne la biologie à City Tech et la bioinformatique à Polytechnic.

Le projet de recherche de deux ans, financé pour 400 $, 000 par la National Science Foundation, a été menée au laboratoire de micro-particules de Polytechnic/NYU pour la biophotonique, sous la direction du Dr Stephen Arnold, en collaboration avec les départements de physique de l'université Fordham et du Hunter College, et le département des sciences biologiques de City Tech. Polytechnic/NYU a déposé une demande de brevet d'utilité pour l'innovation révolutionnaire de l'équipe.

Avant le dernier projet NSF, dix ans de recherche en laboratoire par le Dr Kolchenko et ses collègues ont abouti au développement d'un conception à faible coût pour plus sensible, des appareils miniatures capables de détecter et de mesurer les virus, protéines et ADN en temps réel. De 2005 à 2008, l'équipe a publié des articles détaillant ses progrès dans des revues aussi prestigieuses que Lettres de physique appliquée , Discussions de Faraday et Actes de l'Académie nationale des sciences.

"L'un des objectifs ultimes est de développer des portables, peu coûteux, des appareils faciles à utiliser et très sensibles pour les établissements de santé et de recherche, " dit le Dr Kolchenko. " Cette recherche ouvre la porte à une détection et à une mesure hautement sensibles des nanoparticules biologiques et autres qui sont essentielles en biologie moléculaire, médecine clinique et diagnostic, épidémiologie, écologie, nanotechnologie et d'autres domaines.

D'autres recherches sont prévues, selon le Dr Kolchenko. « Comme les molécules de protéines individuelles sont beaucoup plus petites que les particules virales, leur détection sera le test ultime de la méthode, " dit-il. " Nous espérons qu'après quelques recherches et développements supplémentaires, notre méthode permettra également la détection d'une seule protéine."

De telles recherches pourraient permettre le dépistage plus précoce des marqueurs du cancer, qui sont des molécules de protéines produites lorsque le cancer se développe. Actuellement, il existe plusieurs marqueurs qui pourraient être potentiellement détectés par le nouveau biocapteur; la détection précoce de ces marqueurs pourrait permettre de commencer le traitement plus tôt, augmenter les taux de survie au cancer.

Dit le Dr Kolchenko, "Nous n'avons fait qu'effleurer la surface de ce qui est susceptible d'être possible."