Chips de Protéines

L'achèvement du projet du génome humain l'année dernière a marqué une étape importante en médecine. La cartographie détaillée de l'ensemble des gènes humains était un projet d'une décennie sur lequel ont travaillé certains des meilleurs esprits de la biologie. Mais à bien des égards, ce n'était que le début du véritable défi médical : comprendre le million de protéines environ qui sont les chevaux de bataille moléculaires du corps humain. Les gènes ne sont en réalité que le code de programmation qui indique aux cellules comment synthétiser les protéines ; presque toute l'action biologique se produit parmi ces grandes molécules complexes.

Lorsque les protéines se comportent mal, elles peuvent détruire notre santé de multiples façons, des protéines amyloïdes qui encrassent le cerveau des patients atteints de la maladie d'Alzheimer aux protéines qui provoquent la croissance incontrôlée des cellules cancéreuses. Combattre la maladie plus efficacement signifie mieux comprendre comment les protéines fonctionnent, interagissent et échouent. Les outils émergents les plus importants pour la lecture de la vaste bibliothèque de protéines sont les puces à ADN, de petites puces contenant des milliers d'échantillons de protéines qui peuvent être analysés rapidement et à moindre coût. C'est là que les gens obtiendront des réponses sur le développement de la maladie, le fonctionnement des médicaments et la recherche de nouveaux médicaments, explique Peter Wagner, directeur technique de Zyomyx, une startup de puces à protéines basée à Hayward, en Californie.

Cette histoire faisait partie de notre numéro de mai 2001

• Voir le reste du numéro
• S'abonner

Zyomyx compte près d'une douzaine de concurrents, dont Large Scale Proteomics, Ciphergen Biosystems, Packard BioScience et Phylos. Les premiers produits de l'industrie sont attendus sur le marché dans un an, et bien que les technologies varient, les nouvelles biopuces sont généralement des grilles bidimensionnelles de protéines ou de fragments de protéines attachés à un support solide.

Lorsque la puce à protéines est exposée à des produits biochimiques ou à des solutions d'autres protéines, certaines de ces molécules se collent et d'autres s'éliminent ; ceux qui collent peuvent être identifiés par divers marqueurs, tels que des balises fluorescentes. Les molécules qui adhèrent fortement à des protéines spécifiques sont des pistes précieuses dans la recherche de nouveaux médicaments, car cette capacité de liaison est ce qui rend les produits pharmaceutiques efficaces. Et pour le diagnostic, mesurer des quantités anormalement élevées de protéines révélatrices dans un échantillon de sang à l'aide de ces biopuces pourrait être une méthode rapide pour la détection précoce des crises cardiaques et du cancer.

L'idée des puces électroniques n'est pas nouvelle en biologie. La fabrication de puces à ADN est l'un des domaines les plus en vogue de la biotechnologie depuis le début des années 1990, lorsque des chercheurs innovants ont utilisé la technologie de robotique et de lithographie utilisée pour fabriquer la microélectronique au silicium et l'ont appliquée à l'analyse de l'ADN. Ils ont pu attacher des milliers de morceaux de matériel génétique à des lames de verre ou des plaquettes en plastique et utiliser ces puces pour identifier l'ADN dans un échantillon d'intérêt. Ces puces à ADN sont aujourd'hui largement utilisées dans la recherche médicale.

Mais fabriquer une puce protéinée est bien plus vexant. Alors que l'ADN est assez robuste, les protéines rétrécissent les violettes. Les protéines sont des chaînes de sous-unités délicieusement pliées appelées acides aminés, et une grande partie de ce que font les protéines dépend du motif tridimensionnel précis dans lequel la chaîne se replie. En dehors d'une gamme étroite de conditions environnementales, les protéines se dénatureront - la chaîne d'acides aminés perdra sa structure tridimensionnelle, s'effondrant comme un tas de spaghettis trop cuits. En fabriquant des puces à ADN, les chercheurs doivent maintenir les protéines dans une solution aqueuse à la bonne température tout le temps.

Malgré ces défis, l'avenir des biopuces à protéines se déroule rapidement. Il y a une compréhension claire partout dans l'industrie [biotechnologique] maintenant que vous devez vous concentrer sur les protéines, dit Wagner de Zyomyx. Selon un récent rapport de BioInsights, une société de conseil en biotechnologie de Redwood City, en Californie, les ventes de biopuces à protéines devraient atteindre un demi-milliard de dollars en 2006.

Et l'impact éventuel de la technologie peut être ressenti bien en dehors de la communauté de la recherche biologique. Des puces à protéines utiles pour le diagnostic devraient être disponibles dans quelques années, déclare N. Leigh Anderson, PDG de Large Scale Proteomics. Cela ne prendra pas aussi longtemps que certains le pensent. C'est peut-être un pronostic optimiste, mais s'il a raison, les paquets de petites puces protéinées pourraient bientôt être aussi omniprésents que les abaisse-langue ou les gants en caoutchouc dans le cabinet de votre médecin.

cacher