Des brins d'ADN conçus - des outils à l'échelle nanométrique appelés "nanoswitches" - pourraient être la clé pour accélérer, Plus facile, des tests moins chers et plus sensibles qui peuvent permettre une détection haute fidélité de biomarqueurs indiquant la présence de différentes maladies, des souches virales et même des variabilités génétiques aussi subtiles qu'une mutation d'un seul gène.
"Une application critique à la fois en recherche fondamentale et en pratique clinique est la détection de biomarqueurs dans notre corps, qui véhiculent des informations vitales sur notre état de santé actuel, " dit Wesley Wong, Doctorat. "Toutefois, les méthodes actuelles ont tendance à être soit bon marché et faciles, soit très sensibles, mais généralement pas les deux."
C'est pourquoi Wong et son équipe ont adapté leur technologie de nanocommutateur d'ADN - dont il a été prouvé qu'elle facilite la découverte de médicaments et la mesure des interactions biochimiques - dans une nouvelle plate-forme qu'ils appellent le dosage immuno-adsorbant lié à un nanocommutateur (NLISA) pour un dosage rapide, détection sensible et spécifique des protéines, qu'ils ont rapporté cette semaine dans un nouveau journal en Actes de l'Académie nationale des sciences .
"C'est une approche 'le meilleur des deux mondes', " dit Wong, auteur principal sur le papier, qui est chercheur principal dans le programme de l'hôpital pour enfants de Boston en médecine cellulaire et moléculaire, professeur adjoint à la Harvard Medical School et membre associé du corps professoral au Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering de l'Université Harvard. « Cette technologie pourrait se traduire par des tests de laboratoire et au point de service aussi abordables et faciles à utiliser que les tests de grossesse à domicile, mais sont beaucoup plus sensibles et précis."
La plate-forme NLISA utilise un procédé d'électrophorèse sur gel pour cribler les produits synthétisés, brins simples de "réactifs" d'ADN qui changent de forme en présence d'un biomarqueur spécifique. Ils commencent aussi longtemps, brins linéaires d'ADN, mais sont décorées avec des protéines qui se lient à un biomarqueur protéique correspondant d'intérêt. Une fois exposé à ce biomarqueur correspondant, les protéines s'y attachent et font que le brin d'ADN se plie en une boucle.
En combinaison avec l'électrophorèse sur gel, ce changement de forme rend extrêmement facile la détection de la présence ou non du biomarqueur d'intérêt. En électrophorèse sur gel, un champ électrique tire les molécules à travers un gel poreux. Les nanocommutateurs d'ADN linéaires se déplacent beaucoup plus rapidement à travers les pores du gel, tandis que les boucles de nanoswitch déclenchées se déplacent beaucoup plus lentement en raison de leur forme plus encombrante.
"Tout simplement, les distances parcourues par les nanocommutateurs à travers le gel indiquent si un biomarqueur est présent ou non ?, " dit le premier auteur Clinton Hansen, Doctorat, un stagiaire postdoctoral au laboratoire Wong.
« Exécutez le gel »
Prendre, par exemple, l'antigène prostatique spécifique (PSA), qui est un marqueur sérique utilisé pour tester les hommes pour le cancer de la prostate. Pour démontrer leur système NLISA, Wong et son équipe ont enrichi des échantillons de sérum sanguin avec des niveaux variés de PSA. Puis, combiner les réactifs nanoswitch pour le PSA avec les échantillons de sérum, ils ont effectué une électrophorèse sur gel sur le mélange. L'équipe a pu détecter la présence de PSA avec une sensibilité plus élevée dans moins de volume qu'avec des tests comparables.
En outre, lors d'une autre démonstration de validation de principe, L'équipe de Wong a montré que sa plate-forme NLISA pouvait faire la distinction entre des souches virales hautement similaires de la dengue en 45 minutes ou moins.
"En faisant couler un gel, nous perturbons les nanocommutateurs avec un champ électrique pour réduire les faux positifs en utilisant un processus appelé « relecture cinétique, "" explique Wong. "Bien que des protéines similaires, telles que des souches virales apparentées, puissent initialement "déclencher" les nanocommutateurs en boucles, ces liens étroits mais pas tout à fait parfaits peuvent être rompus, ne laissant que de vrais résultats positifs. Cela nous permet de discerner entre les souches virales qui peuvent même être différentes par une seule mutation génétique. »
Le système NLISA a le potentiel de devenir un standard pour la détection des protéines, Wong suggère, et pourrait même être développé en un portable, appareil portatif à usage clinique.
