Un appareil de test sanguin pour remplacer certaines biopsies du tissu

Les chercheurs proposent un prototype pour séparer les exosomes du sang afin de détecter certaines maladies. Le potentiel est intéressant, car il permet d’éviter des procédures longues et lourdes comme les biopsies des tissus.


Les chercheurs proposent un prototype pour séparer les exosomes du sang afin de détecter certaines maladies. Le potentiel est intéressant, car il permet d'éviter des procédures longues et lourdes comme les biopsies des tissus.
Crédit : Kara Manke, Duke University

Les cellules sécrètent des paquets à l’échelle nanométrique appelés exosomes qui transportent des messages importants d’une partie du corps à l’autre. Les scientifiques du MIT ont conçu un moyen d’intercepter ces messages qui pourraient être utilisés pour diagnostiquer des problèmes tels que le cancer ou les anomalies foetales.

Leur nouvel appareil utilise une combinaison de et d’ondes sonores pour isoler ces exosomes par rapport au sang. Les chercheurs espèrent intégrer cette technologie dans un appareil portable qui pourrait analyser les échantillons de sang de patients pour un diagnostic rapide sans impliquer la méthode lourde et longue de l’ultracentrifugation qu’on utilise aujourd’hui.

Ces exosomes contiennent souvent des molécules spécifiques qui sont une signature de certaines anomalies. Si vous les isolez du sang, alors vous pouvez faire une analyse biologique et observer ce qu’elles révèlent selon Ming Dao, chercheur principal du département de sciences et d’ingénierie des matériaux du MIT et un auteur principal de l’étude qui a été publié dans PNAS. 1

Filtrer avec le son

En 2014, la même équipe de chercheurs avait montré qu’ils pouvaient séparer les cellules en les exposant aux ondes sonores lorsqu’elles traversaient un minuscule canal. Cette technique offre une alternative plus douce à d’autres technologies qui nécessitent le marquage des cellules avec des produits chimiques ou les exposer à des forces mécaniques plus fortes qui peuvent les endommager.

Les chercheurs ont également montré que cette technologie peut être utilisée pour isoler des cellules tumorales rares provenant d’un échantillon de sang. Dans leur nouvelle étude, ils ont entrepris de capturer des exosomes. Ces vésicules, d’un diamètre allant de 30 à 150 nanomètres, peuvent transporter des protéines, de l’ARN ou d’autres molécules cellulaires importantes.

Des études antérieures ont révélé que les contenus d’exosome peuvent servir de marqueurs pour des troubles tels que le cancer, les maladies neurodégénératives et les maladies rénales. Cependant, les méthodes existantes pour isoler les exosomes nécessitent une centrifugation à grande vitesse qui doit fonctionner pendant 24 heures avec un équipement lourd. Les forces centrifuges élevées peuvent également endommager les vésicules.

Les ondes sonores acoustiques sont beaucoup plus douces selon Dao. Ces particules subissent les forces pendant une seconde quand elles sont séparées ce qui constitue un grand avantage. Le dispositif de tri accoustique des cellules se compose d’un canal microfluidique exposé à deux transducteurs acoustiques inclinés. Quand les ondes sonores produites par ces transducteurs se rencontrent, alors elles forment des ondes stationnaires qui génèrent une série de noeuds de pression. Chaque fois qu’une cellule ou une particule parcourt le canal et rencontre un noeud, la pression guide la cellule. La distance du mouvement de la cellule dépend de la taille et d’autres propriétés telles que la compressibilité permettant de séparer des cellules de différentes tailles au moment où elles atteignent la fin du canal.

Pour isoler les exosomes, les chercheurs ont construit un dispositif avec 2 unités en tandem. Dans la première, les ondes sonores sont utilisées pour éliminer les cellules et les plaquettes d’un échantillon de sang. Une fois que les cellules et les plaquettes sont enlevées, l’échantillon entre dans une deuxième unité microfluidique, qui utilise des ondes sonores de fréquence plus élevée, pour séparer les exosomes par rapport à des vésicules extracellulaires légèrement plus grandes. En utilisant ce dispositif, il faut moins de 25 minutes pour traiter un échantillon de sang non dilué de 100 microlitres.

La nouvelle technique peut être une solution aux inconvénients des technologies actuelles pour l’isolement de l’exosome tels que le délai considérable de traitement, l’incohérence, le faible rendement, la contamination et l’intégrité de l’exosome selon Huang. Nous voulons que l’extraction d’exosomes de haute qualité soit aussi simple que de pousser un bouton et d’obtenir les échantillons désirés dans les 10 minutes.

Ces travaux offrent un nouveau moyen de capturer les exosomes à partir d’échantillons de fluides humains grâce à une combinaison unique de microfluidique et d’acoustique, en utilisant des technologies de microfabrication à la fine pointe de la technologie selon Suresh. La capacité de cette méthode à séparer ces vésicules à l’échelle nanométrique, essentiellement sans altérer leurs caractéristiques biologiques ou physiques, offre des possibilités attrayantes pour développer de nouvelles façons d’évaluer la santé humaine ainsi que l’apparition et la progression des maladies.

Sources

1.
Isolation of exosomes from whole blood by integrating acoustics and microfluidics. PNAS. http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1709210114. Accessed September 18, 2017.
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Jacqueline Charpentier

Ayant fait une formation en chimie, il est normal que je me sois retrouvée dans une entreprise d'emballage. Désormais, je publie sur des médias, des blogs et des magazines pour vulgariser l'actualité scientifique et celle de la santé.

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