Les chercheurs ont créé un système capable de détecter et de quantifier de petites molécules biologiques rares qui sont importantes pour la détection précoce d'une maladie.

Certaines molécules dans les fluides biologiques comme le sang et l'urine peuvent être des indicateurs de maladie, surtout s'ils deviennent plus fréquents. Cependant, aux premiers stades de la maladie, ces « biomarqueurs » sont rares et peuvent être difficiles à détecter.

Cependant, ils sont difficiles à séparer du fond de tant d'autres molécules biologiques dans les fluides. Maintenant, des chercheurs du département de chimie de l'Impériale ont inventé un système capable d'identifier et de mesurer des biomarqueurs individuels dans le sérum humain (liquide du sang) et l'urine.

La détection de biomarqueurs importants à des concentrations plus faibles permettra aux patients d'être traités plus tôt pour des maladies telles que certains cancers et troubles neurologiques, ce qui pourrait augmenter le taux de survie.

Leur système, publié ce mois-ci dans Communication Nature , identifie les biomarqueurs d'intérêt et les détecte avec un nanopore - un trou de quelques milliardièmes de mètre de diamètre qui mesure le changement de courant électrique lors du passage d'une molécule.

Surmonter les faux positifs

Précédemment, l'équipe a utilisé des nanopores pour détecter des biomarqueurs tels que de petits brins d'ADN et des protéines uniques. Cependant, ils ont rencontré des problèmes lorsque les biomarqueurs sont beaucoup plus petits que le nanopore, ce qui signifie qu'ils peuvent encore être manqués par le système.

Cela est particulièrement vrai lorsqu'il y a beaucoup d'autres petites molécules qui ne sont pas utiles à détecter, ce qui signifie que le « bruit » l'emporte sur le « signal ».

Pour surmonter cela, ils ont créé des supports d'ADN – des brins spéciaux d'ADN avec des sections conçues pour détecter les biomarqueurs d'intérêt. Une fois que ces transporteurs ont trouvé un biomarqueur, ils s'y lient, lui permettant d'être plus facilement détecté par le nanopore.

Cependant, les porteurs d'ADN se "nouent" parfois spontanément, se tordant de sorte qu'il semblait qu'ils étaient attachés à un biomarqueur. Cela pourrait créer des « faux positifs », c'est-à-dire des détections de biomarqueurs qui n'étaient pas vraiment là.

Trouver le signal dans le bruit

Maintenant, ils ont amélioré le système porteur d'ADN en l'associant à la détection par fluorescence. Lorsque le porteur d'ADN se lie à un biomarqueur, il libère un éclat de lumière, qui indique au système qu'un biomarqueur est attaché. Il traverse ensuite le nanopore, où le biomarqueur est lu à l'aide de son signal électrique.

Le co-auteur, le professeur Joshua Edel, a déclaré :« Nous avons démontré un système qui peut discriminer des biomarqueurs traditionnellement difficiles tels que des protéines uniques directement dans le fluide biologique en quantifiant la détection électrique et optique simultanée. C'est un moyen simple de détecter des molécules beaucoup plus petites que la taille de la nanopore sans perte de signal sur bruit."

"L'ensemble du projet n'a été rendu possible que par les capacités uniques et l'enthousiasme des jeunes membres de l'équipe, dont Shenglin Cai et le Dr Jasmine Sze, qui ont tous des expertises et des parcours divers."