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Test sanguin de dix minutes
La mesure des protéines dans le sang peut aider les médecins à déterminer le risque de cancer des patients et à surveiller la santé des personnes âgées et des personnes atteintes de maladies chroniques. Mais les méthodes actuelles pour tester ces protéines sont trop chères et nécessitent trop de sang pour être effectuées régulièrement. Une puce microfluidique dans les essais cliniques fait sur une seule puce en 10 minutes ce qui prend normalement plusieurs heures à plusieurs techniciens, et avec une seule goutte de sang. Les chercheurs espèrent faire du diagnostic au chevet basé sur les protéines sanguines une réalité en réduisant le coût de ces tests d'au moins un ordre de grandeur.
Piqûre au doigt aux protéines : Une puce microfluidique identifie 35 protéines dans une goutte de sang en 10 minutes. L'ensemble du processus d'analyse est effectué sur la puce. Premièrement, les cellules sanguines sont séparées du sérum riche en protéines, qui se déplace dans les canaux étroits. Ces canaux sont recouverts de codes-barres de capture de protéines qui s'allument sous un microscope à fluorescence si la goutte de sang contenait la protéine d'intérêt.
La puce de diagnostic est développée par le professeur de chimie de Caltech James Heath et par Capuche Leroy , président et fondateur de l'Institute for Systems Biology, à Seattle. Heath et Hood ont fondé une société appelée Integrated Diagnostics pour commercialiser la puce sanguine.
Les protéines sériques offrent une fenêtre incroyable sur la biologie de la maladie, selon Paul Mischel , professeur de pathologie à l'Université de Californie à Los Angeles. Mais aujourd'hui, il en coûte environ 500 $ pour tester une protéine sanguine, et ces tests nécessitent 10 à 15 millilitres de sang et plusieurs visites chez le médecin.
Nous avons décidé de rendre les choses très bon marché : cela coûte un nickel une protéine, dit Heath à propos de l'appareil actuel. Ces tests rapides et bon marché ne nécessitant qu'une goutte de sang devraient permettre aux médecins de surveiller plus de protéines plus fréquemment, permettant une détection plus précoce de maladies comme le cancer et de meilleurs soins préventifs pour les personnes âgées. Les nouveaux diagnostics devraient également être plus précis, dit Heath. Les échantillons de sang traditionnels restent des heures, voire des jours, avant la fin du processus de mesure, ce qui leur laisse suffisamment de temps pour se dégrader.
L'appareil de Heath et Hood, décrit dans le numéro de cette semaine de Biotechnologie naturelle , démarre le processus d' analyse avec quelques microfluidiques simples . Une goutte de sang est entraînée dans un canal microscopique par l'application d'une petite pression externe. Ce premier canal se ramifie en des canaux plus étroits, qui excluent les cellules sanguines et admettent le sérum sanguin riche en protéines. Dans les tests sanguins typiques, cette étape de séparation nécessite une centrifugeuse.
Les canaux les plus étroits sont modelés avec ce que Heath appelle un code-barres de protéine - des lignes d'ADN liées à des anticorps qui capturent les protéines d'intérêt du sérum. Une fois le sérum et les cellules éliminés, les anticorps liés aux protéines fluorescentes rouges sont injectés, éclairant les protéines sanguines capturées. Les codes à barres des protéines peuvent être lus sous un microscope à fluorescence ou un scanner à puce génétique. L'identité des protéines sanguines capturées peut être déterminée par l'emplacement des lignes rouges dans le code à barres par rapport à une ligne de référence fluorescente verte.
En mesurant la quantité de lumière émise par une protéine particulière dans le code à barres, Heath and Hood peut quantifier sa concentration dans le sang. Heath note que la puce peut mesurer les protéines sanguines présentes sur une large plage de concentrations, ce qui permet de mesurer non seulement des protéines sanguines abondantes créées par le système immunitaire, mais également des protéines plus rares provenant d'organes tels que le cerveau. L'appareil est aussi sensible que les tests de protéines conventionnels, et Heath et Hood peuvent mesurer toutes les protéines qui les intéressent en fabriquant des puces personnalisées avec les bons anticorps.
Alors que d'autres groupes se sont concentrés sur les protéines qui sont créées par de nombreux organes, ce qui rend les résultats difficiles à interpréter, dit Hood, nous développons une stratégie pour identifier les protéines sanguines spécifiques à un organe. Hood dit que son groupe utilise actuellement la spectrométrie de masse pour découvrir des protéines spécifiques au foie et au cerveau.
Dans leur article publié, les chercheurs décrivent l'utilisation du test sanguin pour déterminer le niveau de risque des personnes atteintes de cancer du sein et de la prostate. Heath dit que la puce est testée dans des essais cliniques impliquant à la fois des patients atteints de cancer et des individus en bonne santé. Les études sur des patients en bonne santé que le groupe entreprend actuellement ne seraient pas pratiques en utilisant des technologies qui nécessitent une grande prise de sang, mais en utilisant les puces, Heath dit qu'il est possible de mesurer les protéines sanguines plusieurs fois par jour. Les chercheurs utilisent les puces sanguines pour surveiller l'influence de l'alimentation et de l'exercice sur la composition en protéines du sang.
Ces dispositifs devraient entraîner une diminution des coûts et un avantage incroyable pour les patients, selon Emil Kartalov , professeur de pathologie à la Keck School of Medicine de l'Université de Californie du Sud. Kartalov, qui ne collabore pas avec Heath et Hood, développe des puces similaires et a développé certaines des méthodes de séparation utilisées sur la puce de sang. Kartalov dit que le travail de Heath et Hood est un grand pas en avant, mais que pour que ces puces soient vraiment utilisées sur le terrain, elles devront aller au-delà des protéines fluorescentes. Les microscopes à fluorescence sont trop chers et trop encombrants pour être transportés sur le champ de bataille ou dans les maisons des patients. Kartalov dit que les diagnostics futurs remplaceront probablement les protéines fluorescentes par des protéines chargées, car la mesure des changements de courant électrique est beaucoup plus simple et plus pratique.