Un dispositif nanofluidique innovant détecte des protéines individuelles à leurs concentrations naturellement élevées

Dans le monde en évolution de la médecine de précision, le besoin de méthodes capables de mesurer les biomolécules avec une précision et une spécificité suprêmes est primordial. Reconnaissant cela, le professeur agrégé Yan Xu de la Graduate School of Engineering de l’Université métropolitaine d’Osaka et son équipe de recherche internationale ont fait un grand pas dans cette direction. Ils ont développé un dispositif nanofluidique innovant capable de capturer des protéines uniques de manière stochastique et de les détecter numériquement à leurs concentrations naturellement élevées. Cette percée pourrait potentiellement jeter les bases de l’avenir de la prévention et du traitement personnalisés des maladies.

La médecine de précision vise à adapter les stratégies de prévention et de traitement en fonction des données génétiques individuelles, des facteurs environnementaux, du mode de vie et d’autres déterminants. La mesure précise des biomolécules, telles que les gènes et les protéines, dans les cellules individuelles fait partie intégrante de cela. Cependant, jusqu’à présent, il n’existait aucun outil capable de gérer simultanément le volume minuscule du contenu d’une seule cellule, généralement de l’ordre de picolitres (10⁻¹² L) – et la quantification de biomolécules dans des environnements cellulaires à haute concentration.

L’appareil, nommé Nanofluidic Aptamer Nanoarray (ou NANa en abrégé), est une puce à base de nanocanaux conçue pour le dosage numérique de molécules individuelles dans un échantillon avec un volume ultrapetit équivalent à celui d’une seule cellule. À l’aide d’anticorps synthétiques connus sous le nom d’aptamères, NANa peut capturer et détecter numériquement de manière stochastique des molécules uniques de protéines cibles, même dans des échantillons à haute concentration. Ces aptamères, qui se lient à des molécules spécifiques, sont densément disposés dans les nanocanaux du dispositif.

Pour l’avenir, les chercheurs prévoient de mener des démonstrations pratiques avec de vrais échantillons de cellules, de numériser les données de mesure obtenues et d’explorer le potentiel d’intégration de la technologie de reconnaissance d’images basée sur l’IA et des mégadonnées biologiques.

Les humains sont des organismes complexes constitués d’un grand nombre de cellules. Nous espérons que NANa, qui numérise les informations sur le nombre de biomolécules dans les cellules individuelles, servira de pont entre les sciences de la vie et les sciences de l’information, ouvrant la voie à la médecine de précision à l’avenir.”

Yan Xu, professeur agrégé, École supérieure d’ingénierie, Université métropolitaine d’Osaka