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Les chercheurs développent la méthode nouvelle pour diagnostiquer et surveiller des affections auto-immune

Les chercheurs de l'institut de physique générale de Prokhorov de l'Académie des sciences russe et de l'institut de Moscou de la physique et de la technologie ont développé une méthode nouvelle pour diagnostiquer et surveiller des affections auto-immune. Dans simples 25 mn, leur biocapteur neuf mesure non seulement la concentration des autoanticorps en sérum sanguin humain avec la sensibilité extrêmement élevée, mais également -- pour la première fois -- mesure leur activité. La combinaison de ces paramètres permet l'élaboration des critères diagnostiques neufs pour des maladies auto-immune, ainsi que des approches neuves à leur demande de règlement. Le papier était publié dans les biocapteurs et la bioélectronique, le plus haut tourillon scientifique dans le domaine de la technologie biosensing et chimie analytique.

Les autoanticorps produits par le système immunitaire mal interprètent les cellules et les organes de l'organisme comme objectifs, entraînant des affections auto-immune. Les autoanticorps sont associés à plus de 80 maladies auto-immune sérieuses s'échelonnant de l'arthrite rhumatoïde, du psoriasis, et du lupus à la sclérose en plaques et au diabète de type 1. Bon nombre d'entre eux exigent des soins et la demande de règlement perpétuels d'alléger la souffrance. Les autoanticorps sont présents dans le sang environ de 10% de la population. En raison d'une forte prévalence des affections auto-immune, le choc économique est énorme et est estimé pour quelques pays en tant que deux fois celui du cancer. Les autoanticorps apparaissent dans le sang longtemps avant le début clinique, et leurs caractéristiques peuvent être employées pour prévoir l'activité et la gravité de la maladie.

Actuel, la demande de règlement des maladies auto-immune est due essentiellement compliqué aux variations spectaculaires des résultats des tests commerciaux par différents constructeurs.

« Selon le laboratoire exécutant le test, et la méthode employée, la concentration d'autoanticorps mesurée dans le même échantillon en même temps peut varier par un facteur de 10, » dit un d'Alexey du papier les auteurs Orlov, un scientifique supérieur du laboratoire de Biophotonics à GPI RAS et du laboratoire de nanobiotechnologie à MIPT, un diplômé 2010 de MIPT. « En fait, personne n'a pu se fonder sur la concentration d'autoanticorps comme paramètre quantitatif pour évaluer le rendement de traitement. »

De telles incohérences dans les résultats de test proviennent de la nature complexe des autoanticorps. Un autoanticorps comporte un ensemble de beaucoup de molécules hétérogènes qui agissent l'un sur l'autre les uns avec les autres et avec un objectif des voies essentiellement différentes. Jusqu'ici, aucune technique n'a fourni la capacité de représenter ce facteur.

En outre, les méthodes existantes, très utilisées dans la pratique clinique, ne fournissent pas l'option pour caractériser l'activité d'anticorps -- le paramètre qui montre combien destructeur les anticorps sont aux tissus cibles. Les auteurs ont développé un outil qui aborde les deux éditions immédiatement : Il exécute des mesures rapides de haut-sensibilité d'activité et de concentration d'autoanticorps.

Une autre caractéristique novatrice est la détermination simultanée dans un échantillon unique de la concentration et de l'activité des autoanticorps à plusieurs objectifs. Une telle approche augmente considérablement le mérite diagnostique de la solution parce que les différents niveaux des autoanticorps aux objectifs différents peuvent être indicatifs des maladies distinctes. Une analyse de corrélation des caractéristiques en simultané obtenues sur les autoanticorps multiples peut considérablement améliorer l'exactitude de la diagnose.

C'est pourquoi nous appelons notre multiplex de système, ou multiparametric. Un avantage intense est les consommables utilisés dans notre technique : Nous employons une glace de panneau normale de microscope. Son coût bas est particulièrement important pour la diagnose médicale de masse, qui exige les consommables remplaçables. »

Averyan Pushkarev, co-auteur d'étude, étudiant au doctorat de MIPT et ancienne élève 2018

Tandis que l'étude explique la caractérisation simultanée des anticorps à deux objectifs, l'équipe travaille à augmenter ce numéro. Utilisant la technologie de microprocesseur, par exemple, des milliers de 100 objectifs de taille d'un micron peuvent être déposés sur une fiche de transmission en verre.

Dans la technique neuve, une goutte de sérum sanguin patient est réussie au-dessus de la surface en verre de fiche de transmission. Si les anticorps sont présents dans le sérum, ils trouvent leurs objectifs déposés sur la glace et le grippage à eux, augmentant l'épaisseur de biolayer sur la glace. Sous la fiche de transmission en verre, il y a un système d'interférométrie développé à GPI RAS. Ce seul lecteur optique active des mesures en temps réel de l'épaisseur de la couche moléculaire dans chaque endroit sur la surface en verre.

« Un petit groupe principalement important : À la différence d'une multitude d'autres méthodes, nous faisons agir l'un sur l'autre les autoanticorps avec des objectifs en mouvement plutôt que ceux immobilisés sur une surface, » Orlov ajoute. « C'est la solution toute première qui permet l'enquête sur l'interaction d'autoanticorps avec des objectifs dans leur forme et environnement naturels, car ils sont présents à un organisme vivant. »

Ceci est réalisé comme suit (fig. 1). Une fois qu'un autoanticorps grippe à un objectif sur la glace, les chercheurs pompent une solution des molécules-cible libres le long de la glace. À ce moment là, les auteurs mettent en application une approche que personne n'a pu mettre en pratique pour la tâche importante mentionnée. Chaque autoanticorps possède un ou plusieurs éclats de reconnaissance, connus sous le nom d'Ouvrier-éclats ou « mains, » qui peuvent identifier et saisir des objectifs. Dans le test, un autoanticorps saisit l'objectif immobilisé avec une « main » et emploie les autres pour recueillir les objectifs mobiles de l'échantillon de sérum. Ce procédé fournit des caractéristiques quantitatives sur l'activité (indigène) réelle des anticorps. D'ailleurs, cette installation, d'une part, fournit l'immobilisation d'autoanticorps sur la glace sous leur forme naturelle, et d'autre part, réduit à un minimum le grippement des composantes étrangères qui peuvent affecter les résultats.

« Nous avons développé non seulement des tests diagnostique efficaces mais également un seul outil pour l'enquête sur les autoanticorps, » des commentaires Petr supérieur du papier Nikitin auteur, qui dirige le laboratoire de Biophotonics à GPI RAS et est un diplômé 1979 de MIPT. « Utilisant les prises de sang patientes, nous avons expliqué que le paramètre quantitatif de l'activité d'autoanticorps est indépendant de leur concentration. Les cliniciens ont maintenant un outil pour surveiller quantitativement les deux paramètres principaux au cours d'une maladie, et le roman de élaboration a avancé des méthodes pour la diagnose et la demande de règlement des affections auto-immune. »

L'étude a été supportée par la fondation russe de la Science.

Source:
Journal reference:

Orlov, A.V., et al. (2020) Multiplex label-free biosensor for detection of autoantibodies in human serum: Tool for new kinetics-based diagnostics of autoimmune diseases. Biosensors and Bioelectronics. doi.org/10.1016/j.bios.2020.112187.