Les chercheurs de l'UCLA ont pu utiliser une réaction en chaîne moléculaire pour détecter la présence de protéines dans le sang et le plasma d'une manière plus rapide et plus simple. Crédit :Donghyuk Kim/UCLA
Une équipe de chercheurs de l'UCLA a trouvé un moyen d'accélérer et de simplifier la détection des protéines dans le sang et le plasma, ouvrant ainsi la possibilité de diagnostiquer la présence précoce de maladies infectieuses ou de cancer lors d'une visite chez le médecin. Le nouveau test prend environ 10 minutes, contre deux à quatre heures pour les tests de pointe actuels.
La nouvelle approche a surmonté plusieurs défis clés dans la détection des protéines qui sont des biomarqueurs de la maladie. D'abord, ces protéines sont souvent peu abondantes dans les fluides corporels et leur identification précise nécessite des processus d'amplification. L'approche actuelle utilise des enzymes pour amplifier le signal des protéines. Cependant, les enzymes peuvent se décomposer si elles ne sont pas stockées à des températures appropriées. Aussi, pour éviter un faux positif, les enzymes en excès doivent être éliminées. Cela augmente la complexité et le coût du test.
L'étude, qui comprenait des chercheurs de la Henry Samueli School of Engineering and Applied Science, le California NanoSystems Institute, et l'école de médecine David Geffen, a été publié en ligne dans la revue ACS Nano .
Les chercheurs comprenaient l'auteur principal Donghyuk Kim, un chercheur post-doctorant de l'UCLA en bio-ingénierie et Dino Di Carlo, professeur de bio-ingénierie. Ils ont collaboré avec Aydogan Ozcan, Professeur du Chancelier de génie électrique et de bio-ingénierie et Omai Garner, professeur adjoint de pathologie et de médecine à la David Geffen School of Medicine de l'UCLA.
L'équipe de l'UCLA a conçu une approche pour amplifier un signal protéique sans aucune enzyme, éliminant ainsi le besoin d'un système complexe pour éliminer les enzymes en excès, et cela ne fonctionnerait qu'en présence de la protéine cible. Cette nouvelle approche utilisait une réaction moléculaire en chaîne qui n'était fortement déclenchée qu'en présence d'une protéine cible.
La réaction en chaîne moléculaire est entraînée par un cycle d'événements de liaison à l'ADN. Le processus commence par une clé ADN divisée en deux parties. Si la protéine cible est présente, les deux parties se lient pour former un complexe d'ADN. La formation du complexe d'ADN génère des molécules de signalisation d'ADN, qui à son tour génère le même complexe d'ADN, conduisant à plus de molécules de signalisation, propageant ainsi des cycles répétés.
"En coupant la 'clé' ADN en deux parties, nous avons constaté que chaque partie ne pouvait pas catalyser ou "ouvrir" la réaction séparément, mais seulement lorsqu'une protéine a agi comme une colle - reliant essentiellement les parties ensemble, la clé ADN est-elle redevenue fonctionnelle, " dit Kim, membre du laboratoire de Di Carlo.
Les découvertes de l'équipe de l'UCLA s'appuient sur des travaux antérieurs qui utilisaient ce mécanisme sans enzyme d'amplification d'acide nucléique pour détecter l'ADN.
"Contrairement aux approches précédentes pour obtenir une lecture amplifiée des protéines, tels que le test de ligature de proximité, cette approche ne nécessite pas plusieurs enzymes, des réactions enzymatiques plus longues à base de polymérisation, ou contrôle de la température pour amplifier le signal, " a déclaré Di Carlo. " En fait, le nouveau test fonctionne à température ambiante et donne des résultats en 10 minutes environ. "
L'équipe a démontré l'approche avec deux protéines cibles :la streptavidine, largement utilisé comme protéine de test pour de nouveaux tests de diagnostic, et la nucléoprotéine de la grippe, qui est une protéine associée au virus de la grippe.
À long terme, l'équipe vise à combiner la technique avec des lecteurs portables qui pourraient être particulièrement bénéfiques dans les cliniques des régions pauvres en ressources.
« Parce que la technique nécessite moins d'étapes que les autres tests, il peut avoir un impact significatif sur les diagnostics distribués et les rapports de santé publique, en particulier en combinaison avec la technologie de lecteur portable et en réseau économique que notre laboratoire développe, " dit Ozcan.
L'équipe a fait la démonstration d'un lecteur de microplaques portable synergique adapté aux tests de diagnostic des protéines basés sur les systèmes optiques et informatiques d'un téléphone portable plus tôt cette année.
Recueillir, qui est également directeur associé du laboratoire de microbiologie clinique à UCLA Health, a souligné la large application de la technique. « Bien que démontré initialement dans la détection des protéines associées à la grippe, nous envisageons que l'approche puisse être généralisée à une gamme de biomarqueurs protéiques associés aux maladies infectieuses et au cancer, ", a déclaré Garner. Il a noté qu'il pourrait être configuré pour détecter des maladies telles que Zika ou Ebola.
Les chercheurs ont souligné que des travaux supplémentaires sont nécessaires pour adapter le test à des échantillons cliniques complexes pouvant contenir d'autres composés interférents, et une optimisation supplémentaire des réactifs pour le dosage peut améliorer les performances.