Basé à l'Institut de chimie de l'Académie slovaque des sciences, Les recherches de Ján Tkáč combinent la glycomique – l'étude des sucres dans les organismes – avec des capteurs de biopuces à base de nanoparticules et de nanotubes. La complexité des molécules de sucre, il dit, a jusqu'à présent freiné le développement de la glycomique, mais aujourd'hui, c'est l'un des domaines scientifiques qui se développe le plus rapidement.

"C'est une recherche vitale car il y a de plus en plus de preuves de l'importance des glycanes dans de nombreux aspects de la physiologie et de la pathologie cellulaires, " explique le Dr Tkáč. "Ici, à l'Institut, nous avons été très satisfaits du prix ERC car, après des investissements européens bienvenus pour les infrastructures, cette bourse de cinq ans pour des recherches novatrices nous donne la stabilité à long terme dont nous avons besoin pour développer notre équipe de jeunes chercheurs et atteindre une véritable excellence en glycomique". Le Dr Tkáč emploie actuellement quatre doctorants et un post-doctorant dans son équipe de recherche. avec le soutien de sa bourse ERC.

Des biopuces pour l'alerte précoce

Dans le projet ELENA, L'équipe de Ján Tkáč développe des biopuces innovantes capables de détecter les changements de « glycosylation », de glycanes attachés à une protéine ou à d'autres molécules organiques, et qui peuvent indiquer des maladies telles que le cancer. Une biopuce ELENA typique commence par un substrat de verre plaqué or. Des nanoparticules sont ensuite déposées sur la surface d'or, suivi d'une couche de lectine (une protéine reconnaissant les glycanes). Finalement, une couche de glycoprotéine est déposée sur la lectine après incubation avec un échantillon. Les interactions entre les couches de lectine et de glycoprotéine peuvent alors être détectées par des changements dans la résistivité électrique de l'assemblage de biopuce. "L'importance des nanoparticules est leur taille, " explique le Dr Tkáč, "ils sont suffisamment petits pour que nous puissions étudier les interactions au niveau cellulaire et moléculaire et offrent des limites de détection considérablement améliorées."

"En effet, Les premières nano-biopuces d'ELENA s'avèrent plus sensibles par des facteurs allant de 1 million à un milliard par rapport aux biopuces fluorescentes de pointe. Nous pouvons attraper les maladies plus tôt, avec la possibilité de les traiter plus efficacement à l'avenir, " dit-il. " Et une sensibilité élevée signifie que les biopuces peuvent être petites, ce qui ouvre des possibilités de mesures in vivo – avec la perspective de mettre la biopuce dans le patient. Cette technologie offre beaucoup dans la lutte contre les maladies qui se déguisent bien, telles que diverses formes de cancers, ce qui rend difficile pour les cellules de notre corps de le détecter et de le combattre. »

En plus d'être plus rapide, détection plus sensible, ELENA vise également des nano-biopuces plus précises. Les méthodes de laboratoire actuelles utilisent des « étiquettes » pour aider à détecter les interactions, telles que les colorants fluorescents. Mais de telles «étiquettes» peuvent influencer l'environnement local et les propriétés des molécules de protéines et de glycanes, ce qui peut conduire à de faux résultats dans certains cas. "En suivant les interactions en mesurant les changements de résistivité électrique, notre technologie est « sans étiquette ». Ainsi, nous pouvons préserver un mode d'interaction beaucoup plus naturel, plus proche de celui de l'organisme, ce qui rendra nos mesures et diagnostics non seulement plus rapides et plus sensibles mais plus précis, " explique le Dr Tkáč.

En ce qui concerne l'environnement de la recherche en Slovaquie, il s'améliore en raison de la présence d'infrastructures de classe mondiale, il dit, et il croit que ceci, en combinaison avec des subventions ERC, peut réduire la fuite des cerveaux et attirer des personnes hautement qualifiées pour faire de la science en Slovaquie.