Un nanodispositif augmentera le nombre de biomarqueurs visibles pour cartographier les maladies
Les techniques d’imagerie pour cartographier les maladies chez des cellules ou du tissu humains dépendent souvent de biomarqueurs spécifiques. Toutefois, le nombre de biomarqueurs pouvant être observés à tout moment est actuellement restreint par un éventail de couleurs limité pour les colorants fluorescents. Désormais, des scientifiques financés par l’UE, dans le cadre du projet multidisciplinaire Immuno-NanoDecoder, ont développé un nanodispositif moléculaire capable d’illuminer un nombre accru de biomarqueurs en séquence rapide, pouvant améliorer le diagnostic et la caractérisation des maladies. «Nous avons besoin d’un outil pour observer plus de protéines sans changer radicalement les outils d’imagerie par fluorescence», explique le Dr Matteo Castronovo, coordinateur du projet et conférencier en biochimie à l’École des sciences de l’alimentation et de la nutrition de l’Université de Leeds, en Angleterre. «Habituellement, nous pouvons observer quatre à six couleurs en même temps. Il ne s’agit pas d’un degré très élevé de multiplexage. Dans de nombreux cas, observer moins de quatre unités ou biomarqueurs individuels n’est pas suffisant pour connaître le processus biologique [sous-jacent].» Dans le cas de l’imagerie par immunofluorescence, les biomarqueurs protéiques sont teintés à l’aide d’anticorps; des molécules naturelles avec une affinité élevée à une protéine spécifique. L’équipe du projet a développé des nanodispositifs individuels appelés «nanocodeurs». Ces derniers sont couplés à des anticorps et reconnaissent un nanodispositif partenaire spécifique, appelé «nanodécodeur», qui transporte un colorant particulier. Ce couplage permet au nanodécodeur de détecter la présence d’un biomarqueur spécifique et sa distribution dans les cellules et les tissus en les éclairant. «Ensuite, une fois que nous avons pris une photo à l’aide de la microscopie optique à fluorescence, nous pouvons dissocier le décodeur de son codeur et introduire un autre décodeur dans la solution, qui colorera un autre codeur, créant ainsi une approche d’imagerie cyclique. Nous avons toujours la même couleur, mais elle affiche des éléments différents», explique le Dr Castronovo. De cette manière, l’éventail limité de couleurs peut s’étendre sensiblement dans son utilisation. Un système réversible «La technologie, bien qu’elle soit au stade de prototype, est fiable et réversible, de sorte que nous pouvons activer et désactiver l’anticorps», poursuit-il. Dans d’autres méthodes existantes qui ont recours à la coloration de plusieurs biomarqueurs en utilisant des anticorps modifiés, les anticorps sont détruits chimiquement au cours du processus. «Ainsi, à chaque cycle d’imagerie, ils deviennent foncés et il est nécessaire de les colorer à nouveau. Notre grand avantage repose sur le fait que l’illumination peut être activée et désactivée, de façon à toujours pouvoir revenir à la première protéine», explique le Dr Castronovo. De nombreuses technologies d’imagerie innovantes ont été mises au point ces dernières années, mais elles ont besoin d’équipements neufs ou mis à jour, ce qui grève les budgets des laboratoires ou de santé. Au contraire, cette technologie utilise des microscopes optiques existants. «Il s’agit seulement d’une astuce moléculaire pour réaliser les analyses d’une manière différente», déclare le Dr Castronovo. Une approche interdisciplinaire L’énorme défi du projet, qui a également reçu le soutien du programme Marie Skłodowska-Curie, a été son approche interdisciplinaire. «Nous avons formé des biologistes pour travailler en nanosciences et des nanoscientifiques au domaine de la biologie moléculaire. Nous avons formé des scientifiques informatiques pour travailler dans un laboratoire et nous avons permis aux expérimentateurs de comprendre la manière dont ces premiers peuvent influencer leur travail», explique le Dr Castronovo. «Nous avons dévoilé le potentiel de cette technologie en étudiant la biochimie fondamentale de ces objets moléculaires; et nous avons développé cette technologie, la manière d’activer et de désactiver la fluorescence et la structure minimale, que nous ne pouvons pas réduire davantage. Désormais, nous avons optimisé les conditions d’imagerie et analysé cette technologie en la comparant avec différents échantillons biologiques», conclut le Dr Castronovo.
Mots‑clés
Immuno-NanoDecoder, nanodispositif, imagerie, biomarqueurs, immunofluorescence, fluorescence, cellules, tissu, anticorps, protéine