211service.com
Cellule sur puce
Le médicament héparine est largement utilisé pour empêcher la coagulation du sang dans les procédures médicales allant de la dialyse à la chirurgie à cœur ouvert. Avec un marché de 6 milliards de dollars, c'est l'un des médicaments les plus couramment utilisés dans les hôpitaux aujourd'hui. Mais son utilisation généralisée dément ses origines brutes : plus de 90 ans après sa découverte, l'héparine est toujours fabriquée à partir d'intestins de porc. Mais une nouvelle puce microfluidique, qui imite les actions de l'un des organes les plus mystérieux de la cellule, peut aider à changer cela. Des chercheurs du Rensselaer Polytechnic Institute de Troy, NY, ont créé le premier organite cellulaire artificiel et l'utilisent pour mieux comprendre comment le corps humain fabrique de l'héparine.
Fausse cellule : Cette puce microfluidique peut reproduire l'activité de l'un des organites les plus importants, mais les moins compris de la cellule eucaryote, l'appareil de Golgi. Les chercheurs espèrent que cela pourra les aider à comprendre comment créer des versions synthétiques de médicaments importants tels que l'héparine.
Les scientifiques ont travaillé pour créer une version synthétique du médicament, car la méthode de production actuelle le rend vulnérable à la contamination - en 2008, un tel incident était responsable de la mort de dizaines de personnes. Mais le médicament s'est avéré incroyablement difficile à créer en laboratoire.
Une grande partie du mystère de la production d'héparine provient du site de sa synthèse naturelle : un organite cellulaire appelé appareil de Golgi, qui traite et conditionne les protéines pour les transporter hors de la cellule, décorant les protéines de sucres pour fabriquer des glycoprotéines. La manière précise dont il procède a échappé à des générations de scientifiques. Le Golgi a été découvert il y a plus de 100 ans, mais ce qui se passe à l'intérieur est toujours une boîte noire, dit Robert Linhardt , un biotechnologue à Rensselaer qui travaille sur l'héparine depuis près de 30 ans et est l'auteur principal de la nouvelle étude. Les protéines entrent, les glycoprotéines sortent. Nous connaissons les enzymes qui sont impliquées maintenant, mais nous ne savons pas vraiment comment elles sont contrôlées.
Pour mieux comprendre ce qui se passait à l'intérieur du Golgi, Linhardt et ses collègues ont décidé de créer leur propre version. Le résultat : le premier organite cellulaire artificiel connu, une petite puce microfluidique qui imite certaines des actions de l'appareil de Golgi. L'appareil numérique permet aux chercheurs de contrôler le mouvement d'une seule gouttelette microscopique pendant qu'ils ajoutent des enzymes et des sucres, séparent les gouttelettes et construisent lentement une chaîne de molécules comme l'héparine. Nous pouvons essentiellement contrôler le processus, comme le Golgi contrôle le processus, dit Linhardt. Je pense que nous avons une version vraiment artificielle du Golgi. Nous pourrions en fait concevoir quelque chose qui fonctionne comme un organite et le contrôler. L'étape suivante consiste à faire des combinaisons de réactions plus compliquées.
Les gens ont eu des morceaux de la boîte à outils pour fabriquer ces glucides importants, mais une chose que vous devriez potentiellement faire est d'essayer d'imiter la nature, ou au moins de comprendre comment cela fonctionne, dit Paul DeAngelis , biochimiste et biologiste moléculaire à l'Université de l'Oklahoma qui n'a pas participé à la recherche. La miniaturisation qu'ils font - avoir de petites bulles de liquide qui fusionnent et vont dans différents compartiments avec différents catalyseurs dans différentes conditions - c'est ainsi que fonctionnent votre corps et l'appareil de Golgi. C'est un beau modèle.
Actuellement, les chercheurs savent à quoi ressemble l'héparine et quelles enzymes sont nécessaires pour la fabriquer, mais ils ne le savent pas vraiment. comment Ç'est fait. C'est comme avoir tous les matériaux et outils nécessaires pour construire une maison et savoir à quoi ressemble la maison finale, puis demander à quelqu'un de dire : « D'accord, va construire la maison », dit Linhardt. Ce dont nous avons besoin, c'est d'un plan. Nous avons besoin de savoir comment ces outils fonctionnent ensemble, comment la maison est assemblée. Il compare la puce microfluidique à une bobine de bricolage pour la construction d'une maison, qui nous dit comment enfoncer des clous, comment scier, comment assembler des entretoises, comment installer des murs. En testant des réactifs en différentes quantités, avec des temps de réaction différents, le artificiel Golgi peut être en mesure de leur apprendre à synthétiser l'héparine et d'autres molécules dans un environnement de laboratoire.
C'est une fusion d'ingénierie et de biologie, explique Jeffrey Esko, glycobiologiste à l'Université de Californie à San Diego. On peut le faire dans des tubes à essai, mais la puce fournit un moyen d'automatiser le processus à une micro-échelle. La puce permet également un contrôle précis de chaque interaction individuelle, et à petite échelle.
Avec l'aide de leur micropuce et d'un financement substantiel des National Institutes of Health, Linhardt pense qu'ils devraient être en mesure d'introduire l'héparine bio-ingénierie dans les essais cliniques au cours des cinq prochaines années.