Diagnostics de nouvelle génération

L'un des rêves les plus nobles de la médecine personnalisée est de détecter et d'éliminer les tumeurs avant qu'elles ne mettent la vie en danger, avant même qu'elles ne soient visibles sur les images médicales. Maintenant, une startup de Cambridge, MA, appelée Quanterix développe une technologie de détection de protéines extrêmement sensible qui peut compter des molécules uniques et pourrait potentiellement détecter les traces de protéines caractéristiques que de minuscules tumeurs libèrent dans le sang.

Labo sur un conseil : Des puits creusés dans l'extrémité d'une fibre optique permettent aux chercheurs de détecter des protéines uniques dans des échantillons de sang. Chaque puits de cette image mesure environ 2,5 micromètres de diamètre et se trouve à l'extrémité d'un fil individuel d'une fibre optique.

Le principe est d'obtenir des diagnostics au niveau le plus sensible possible, dit david walt , chimiste et professeur au Howard Hughes Medical Institute de l'Université Tufts, qui a développé la technologie Quanterix. Des traces de protéines dans le sang pourraient également révéler des signes précoces de maladie cardiaque, d'Alzheimer et d'autres maladies, et permettre un diagnostic fœtal non invasif.

Si nous pouvions comprendre les niveaux de base de protéines dans le sérum, cela pourrait être utilisé pour suivre la santé intégrée d'une personne au cours de sa vie, dit Christophe Amour , un professeur de génie chimique au MIT qui n'est pas impliqué dans Quanterix.

Avec les technologies cliniques actuelles, les laboratoires hospitaliers ne peuvent détecter que les protéines les plus abondantes – seulement un quart de toutes celles connues pour être présentes dans le sang. Parce que les protéines sont présentes dans le sang à une gamme de concentrations différentes couvrant environ 16 ordres de grandeur, les protéines abondantes masquent les rares. C'est comme essayer de chercher un morceau de foin légèrement différent dans la botte de foin, dit Blanc Forêt , ingénieur biologiste au MIT.

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• Regardez les protéines s'allumer à l'intérieur d'une fibre optique.

La limite de détection actuelle est de 10 picogrammes de protéines par millilitre de sang. Mais Walt a développé une technique de détection qui lui permet de compter les molécules de protéines individuelles présentes dans le sang à l'aide de fibres optiques spécialement traitées. Une seule fibre optique est un faisceau composé de milliers de fils de verre individuels, chacun transportant un flux lumineux distinct. En plongeant des fibres optiques dans de l'acide, Walt les grave avec des dizaines de milliers de micropuits, un au bout de chaque fil. Cela transforme efficacement chaque fibre en un large éventail de tubes à essai à l'échelle nanométrique, dont chacun est ensuite recouvert de milliers d'anticorps de capture de protéines.

L'extrémité de la fibre est plongée dans une gouttelette contenant un échantillon de sang et une enzyme de ciblage des protéines. Si la protéine est présente dans le sang piégé à l'intérieur d'un puits individuel, elle sera capturée entre l'anticorps et l'enzyme comme la viande à l'intérieur d'un sandwich. Lorsque Walt envoie de la lumière dans la fibre optique, l'anticorps et l'enzyme pris en sandwich subissent une réaction qui produit une lumière fluorescente rouge ou jaune. La lumière remonte la fibre optique.

En comptant le nombre de micropuits allumés, Walt peut déterminer la concentration d'une protéine dans un échantillon de sang. Dans une expérience de preuve de principe non publiée, Walt dit que sa méthode à fibre optique a été capable de détecter un biomarqueur du cancer humain dans le sang de vache à des concentrations 250 fois inférieures à celles possibles en utilisant des techniques cliniques.

On sait si peu de choses sur les 800 protéines sanguines restantes ou plus qui tombent sous les limites de détection actuelles que les scientifiques ne peuvent que spéculer sur leur pertinence clinique. Nous discutons avec des cliniciens pour déterminer ce qu'il est logique de tester, dit Walt. Une fois que la société aura choisi les protéines cibles, elle utilisera des échantillons de sang archivés dans les hôpitaux et essaiera de corréler les niveaux de protéines avec les résultats cliniques. Chaque fois qu'une technologie plus sensible est devenue disponible, elle a ouvert de nouveaux diagnostics et conduit à des progrès dans le traitement, explique Walt.

La détection précoce peut avoir un inconvénient. Nous ne voulons pas effrayer les gens en leur disant : « Vous avez une tumeur précoce », dit Walt. Il se peut que le système immunitaire s'occupe des petites tumeurs. Ainsi, tout biomarqueur potentiel devra être soigneusement validé. Mais même si la nouvelle méthode ne conduit qu'à un test pour un seul biomarqueur du cancer, Walt espère qu'elle améliorera les taux de survie d'un grand nombre de personnes.

Nous pensons que cela a le potentiel de transformer les diagnostics, dit Walt.

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