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La technologie nouvelle rend des biopsies moins invasives et plus instructives

Une équipe de recherche de l'université nationale de Singapour (NUS) a développé une technologie nouvelle qui pourrait avec sensibilité et exactement trouver et classifier des cellules cancéreuses, ainsi que détermine l'agressivité de la maladie des moins biopsies invasives. Avec cette ESTAMPILLE appelée de technologie neuve (Assemblée de Séquence-Topologie pour le profilage multiplexé), l'information complète de la maladie peut être obtenue plus rapidement, à une partie beaucoup du flux de travail clinique, permettant à des médecins de décider et administrer des demandes de règlement plus tôt et plus effectivement.

Une biopsie, qui concerne retirer un peu de tissu du fuselage, est la voie principale pour que les médecins diagnostiquent la plupart des cancers. Tandis que des procédures moins invasives de biopsie sont préférées, elles peuvent fournir les échantillons insuffisants, ayant pour résultat le diagnostic inachevé et/ou peu concluant. Un diagnostic définitif et une analyse approfondie telle que l'échafaudage de cancer peuvent seulement être effectués à goujon-chirurgie ; cette information long-attendue est alors employée pour guider des décisions de demande de règlement suivante.

La technologie d'ESTAMPILLE surmonte beaucoup de défis de ce flux de travail clinique pour activer la diagnose tôt et instructive de cancer. L'ESTAMPILLE emploie codes barre programmables d'ADN pour mesurer des milliards de bornes de protéine dans un test unique - la valeur ainsi que la distribution de ces bornes de protéine dans une cellule - d'un petit échantillon clinique. Utilisant le cancer du sein comme modèle, l'ESTAMPILLE réalise une exactitude diagnostique élevée de au-dessus de 94 pour cent, comparable à la pathologie de tissu d'étalon-or, et indique l'information clinique importante qui actuel peut seulement être obtenue par l'analyse de tissu de goujon-chirurgie - toute directement d'une biopsie (FNA) de ponction à l'aiguille fine, la moins forme invasive de la biopsie.

Abouti par professeur adjoint Shao Huilin à partir de l'institut de NUS pour l'innovation de santé et de la technologie (iHealthtech de NUS), l'équipe de recherche de 10 membres dépensée sur deux ans pour développer l'ESTAMPILLE.

Notre technologie d'ESTAMPILLE influence les seules propriétés de l'ADN pour former codes barre 3D. Ces codes barre peuvent être employés pour mesurer de diverses bornes de protéine ainsi que pour trouver l'emplacement spécifique des bornes en cellules. En traçant ces configurations de distribution de borne en cellules, l'ESTAMPILLE peut fournir un premier signe d'agressivité de la maladie. Les techniques actuelles de pathologie mesurent seulement un petit sous-ensemble de bornes de protéine et ont besoin de plusieurs jours du traitement considérable. En comparaison, l'ESTAMPILLE est million de fois plus sensible, fournit l'analyse hautement instructive des échantillons rares, et peut être complétée dans seulement deux heures. »

Prof. d'Asst Shao Huilin de l'institut de NUS pour l'innovation et la technologie de santé

La découverte de la technologie de l'équipe était publiée par le génie biomédical prestigieux de nature de tourillon scientifique. L'étude a été également décrite dans les nouvelles et les vues par le tourillon et a sélecté comme article-couverture pour son édition de septembre 2019.

Suit des milliards de bornes de protéine dans un test unique

L'analyse globale de l'expression de la protéine et de la distribution retient la promesse grande pour la découverte des biomarqueurs, du dépistage tôt de la maladie, et de la rationalisation des options de demande de règlement. Cependant, les approches actuelles concernent les techniques de représentation et de microscopie, qui sont complexes, longues, et ont une capacité limitée de multiplexage. L'ESTAMPILLE a été conceptualisée et développée pour relever ces défis.

Le modèle de la durée, ADN existe en nature en tant que longtemps « bandes » pour stocker l'information génétique massive par sa combinaison des indicatifs de base. Hormis cette forme linéaire réputée, l'ADN peut être avec précision conçu pour se plier dans les nanostructures 3D avec la stabilité améliorée. L'ESTAMPILLE influence ces deux propriétés importantes d'ADN - une grande capacité d'enregistrer l'information ainsi que sa programmabilité pour se plier et dévoiler dans différentes structures - pour concevoir codes barre convertibles. Ces codes barre d'ESTAMPILLE peuvent être employés pour mesurer des milliards de bornes de protéine dans un test unique et pour recenser l'emplacement spécifique de ces bornes de protéine en cellules.

« Marquer de diverses bornes de protéine en cellules, ESTAMPILLE emploie codes barre d'ADN qui sont pliés en tant que nanostructures compacts. Ces codes barre 3D réalisent un rendement de marquage élevé et restent stables contre la dégradation biologique. Chaque code barre 3D est encore donné une marque de localisation pour coder l'emplacement de borne de protéine et la distribution dans la cellule, » a expliqué M. Noé Sundah, un étudiant au doctorat d'iHealthtech de NUS ainsi que de service de NUS de génie biomédical, et le premier auteur de l'étude.

« Pour exécuter l'analyse, ces codes barre 3D sont dévoilés sur demande par le chauffage pour relâcher un gisement d'ADN linéaire, qui peut facilement s'analyser utilisant des technologies déterminées telles que l'ordonnancement d'ACP et d'ADN. De cette façon, l'expression d'un très grand nombre de bornes de protéine et leur distribution en cellules peuvent être mesurées avec sensibilité dans un test unique, » M. Sundah a ajouté.

Pour faciliter le traitement clinique et la mesure, l'équipe de recherche a mis en application la technologie d'ESTAMPILLE sur une petite frite microfluidic qui est environ la moitié de la taille d'une carte de crédit. Des résultats de test pourraient être produits des petites quantités d'échantillons cliniques, et on estime que chaque test coûte US$36.

Test efficace pour le diagnostic de cancer, subtyping, et agressivité de mesure

Pour valider le rendement de l'ESTAMPILLE, l'équipe de recherche a entrepris une étude clinique faisant participer 69 patients de cancer du sein. Des biopsies de FNA ont été rassemblées de chaque patient et analysées utilisant l'ESTAMPILLE. Pour la comparaison, l'analyse de pathologie d'étalon-or a été exécutée sur des tissus de goujon-chirurgie pour tous les patients.

L'analyse d'ESTAMPILLE des échantillons de FNA a expliqué un haut niveau d'exactitude de plus de 94 pour cent pour le diagnostic et subtyping de cancer, le rendant également précis comme analyse de pathologie des tissus chirurgicaux. D'une manière primordiale, basé sur son analyse complète de borne de protéine, l'ESTAMPILLE pouvait également recenser exactement l'agressivité de la maladie des échantillons rares de biopsie.

Prochaines opérations

Un brevet provisoire a été limé pour l'ESTAMPILLE. Le prof. Shao et son équipe d'Asst sont actuel au cours des discussions avec des partenaires de l'entreprise davantage pour développer et commercialiser cette technologie. On s'attend à ce que la technologie atteigne le marché dans les cinq années à venir.

Avançant, l'équipe de recherche espère augmenter les applications de l'ESTAMPILLE à d'autres types de cancer, tels que le cerveau, poumon, et cancer gastrique, ainsi que valide la technologie dans d'autres échantillons, tels que le sang et l'ascite.

Source:
Journal reference:

Sundah, N.R. et al. (2019) Barcoded DNA nanostructures for the multiplexed profiling of subcellular protein distribution. Nature Biomedical Engineering. doi.org/10.1038/s41551-019-0417-0.