(Phys.org) — Des chercheurs de l'Université Purdue ont mis au point un moyen de détecter et de mesurer les niveaux de cancer dans une cellule vivante en utilisant de minuscules particules d'or avec des queues d'ADN synthétique.

Une équipe dirigée par Joseph Irudayaraj, professeur de génie agricole et biologique, utilisé des nanoparticules d'or pour cibler et se lier à des fragments de matériel génétique connus sous le nom de variantes d'épissage d'ARN messager BRCA1, qui peut indiquer la présence et le stade du cancer du sein. Le nombre de ces variantes d'épissage d'ARNm dans une cellule peut être déterminé en examinant le signal spécifique que la lumière produit lorsqu'elle interagit avec les nanoparticules d'or.

"Il s'agit d'une technique simple mais sophistiquée qui peut être utilisée pour détecter le cancer dans une seule cellule et déterminer son agressivité, " dit Irudayaraj, qui est également le directeur adjoint du Bindley Bioscience Center. "Être capable de quantifier ces molécules génétiques pourrait finalement aider les cliniciens à fournir un traitement meilleur et plus individualisé aux patients atteints de cancer."

La technique pourrait également améliorer notre compréhension de la biologie cellulaire et ouvrir la voie au profilage génétique et au diagnostic basé sur une seule cellule, dit Irudayaraj.

BRCA1 est un gène suppresseur de tumeur qui peut transformer une cellule en un type cancéreux dans certaines circonstances. La mesure du nombre de variants d'épissage de l'ARNm BRCA1 dans une cellule peut indiquer si le gène est sous-exprimé, un signe possible de cancer du sein.

Mais les méthodes actuelles de détection du cancer reposent sur des échantillons composés de centaines ou de milliers de cellules et ne peuvent pas fournir d'informations détaillées sur la façon dont les gènes liés au cancer sont exprimés dans les cellules individuelles.

Irudayaraj et son équipe sont les premiers à détecter et à quantifier les variantes d'épissage de l'ARNm BRCA1 - des fragments de matériel génétique qui sont éliminés lorsque l'ARNm se forme - dans une seule cellule. Les variants d'épissage peuvent déterminer le destin d'une cellule et la manière dont des protéines spécifiques sont exprimées. Des erreurs dans le processus d'épissage ont été liées à une variété de maladies.

« Avec cette méthode, nous sommes essentiellement capables de repérer une aiguille dans une botte de foin - et nous pouvons déterminer s'il y a cinq aiguilles dans cette botte de foin ou s'il y en a 50, " il a dit.

Irudayaraj et son assistant de recherche alors diplômé, Kyuwan Lee, qui est le premier auteur de l'étude, adapté des méthodes nanotechnologiques communes pour relever le défi de localiser les variants d'épissage d'ARNm dans une cellule vivante. Ils ont fabriqué des nanoparticules d'or - plus de 1, 000 fois plus petit que le diamètre d'un cheveu humain - et les a marqués avec des brins d'ADN complémentaires aux variantes d'épissage de l'ARNm BRCA1.

Lorsqu'il est injecté dans une cellule, les nanoparticules attachées à chaque extrémité des variants d'épissage d'ARNm, formant des structures connues sous le nom de dimères - chacun "comme un couple se tenant la main, " a déclaré Irudayaraj.

Parce que les dimères émettent un signal unique en présence de lumière, les chercheurs ont pu mesurer le nombre de dimères en éclairant la cellule avec une simple source lumineuse. Le nombre de dimères correspondait au nombre de variants d'épissage d'ARNm BRCA1 dans une cellule.

La lumière se comporte différemment lorsqu'elle éclaire une seule particule d'or, permettant aux chercheurs de différencier les dimères des particules d'or flottant librement.

Les chercheurs ont utilisé deux méthodes pour quantifier les dimères :la spectroscopie, qui mesure la façon dont la lumière se diffuse lorsqu'elle rencontre un objet, et une image colorimétrique sur laquelle les dimères apparaissent sous forme de points rougeâtres tandis que les particules d'or individuelles apparaissent en vert.

La technique peut quantifier les variants d'épissage d'ARNm dans une seule cellule en environ 30 minutes.

Irudayaraj modifie le système pour accélérer le processus afin qu'il puisse être utilisé dans les biopsies tissulaires.

"Si nous pouvons quantifier l'ARNm clé à une résolution cellulaire unique dans une biopsie tissulaire, qui sera très puissant pour affiner les protocoles de traitement des maladies clés, " il a dit.