Le cortisol est une hormone cruciale qui régule de nombreuses fonctions corporelles importantes comme la pression artérielle et le métabolisme, et les déséquilibres de cette hormone de stress peuvent entraîner des problèmes de santé.
Traditionnellement, les niveaux de cortisol doivent être mesurés dans le cabinet d'un médecin ou un autre contexte clinique. Mais une nouvelle avancée dans la conception des biocapteurs artificiels ouvre la voie aux tests de point de service et aux diagnostics avec une précision bien plus grande que ce qui est actuellement disponible.
Andy Yeh, professeur adjoint de génie biomoléculaire à l'Université de Californie à Santa Cruz, a inventé un capteur artificiel et luminescent qui se lie au cortisol dans le sang ou l'urine, puis émet un léger pour indiquer les niveaux de l'hormon de stress dans le corps. Une nouvelle étude dans le Journal de l'American Chemical Society démontre que cette technique peut détecter le cortisol à tous les niveaux pertinents pour la santé humaine.
YEH a démontré que ce biocapteur peut être utilisé en combinaison avec l'appareil photo sur un smartphone pour permettre aux gens de mesurer les niveaux de cortisol au pays ou dans une clinique, avec des niveaux élevés de sensibilité et sans l'instrumentation coûteuse du laboratoire, élargissant considérablement l'accès à une mesure précise de cet indicateur de santé important.
Conçu à partir de zéro
Yeh est un expert en conception de protéines artificielles, une technique qui utilise un calcul guidé par l'AT pour concevoir complètement les protéines à partir de zéro. Cela varie des approches traditionnelles, qui modifient les protéines trouvées dans le monde naturel.
Pour créer un nouveau système de détection pour le cortisol, YEH a conçu un biocapteur à base de protéines dans lequel l'hormone de stress déclenche deux protéines conçues pour se rapprocher les unes des autres au niveau moléculaire. Ce processus entraîne une émission de lumière, avec plus de lumière indiquant plus de cortisol.
Aux connaissances de Yeh, il s'agit du premier exemple d'un biocapteur complètement conçu par calcul qui peut fonctionner avec une telle sensibilité et gamme dynamique pour détecter un analyte de petites molécules. L'utilisation d'une caméra pour mesurer la quantité et la couleur de la lumière émises permet de lire les niveaux de cortisol avec plus de sensibilité que les tests actuels.
Point de service
Ce nouvel outil de diagnostic serait dans un format «mix et lu» similaire à la technique utilisée dans les tests rapides de l'écouvillon nasal Covid-19. Le test nécessite juste une goutte de sang ou d'urine, qui est mélangé à une solution qui contient le biocapteur. Ensuite, une caméra et une application pour smartphone pourraient traduire la lumière émise dans une mesure directe des niveaux de cortisol.
« Vous pouvez lire directement le signal – la sortie du capteur est des émissions de lumière, donc essentiellement vous pouvez simplement prendre une photo du test avec votre smartphone », a déclaré Yeh. « Idéalement, c'est vraiment compatible sur le terrain. »
Résultats dynamiques
Le haut niveau de sensibilité du test est une amélioration considérable par rapport aux tests traditionnels, qui n'offrent généralement pas suffisamment de résultats quantitatifs en dehors de la plage normale du cortisol. La solution de Yeh couvre une plage dynamique plus large, offrant des résultats quantitatifs pour des niveaux de cortisol sains, trop bas et élevés.
Ce capteur est très, très sensible par rapport aux méthodes standard actuelles utilisées à l'hôpital. La plage dynamique est énorme par rapport au test traditionnel. »
Andy Yeh, professeur adjoint de génie biomoléculaire à l'Université de Californie, Santa Cruz
En bas, Yeh envisage que cette technologie peut également être utilisée dans un cadre de développement de médicaments ou de diagnostic pour mieux comprendre et traiter les problèmes de santé qui découlent des lacunes ou des excédents du cortisol.
Cette recherche a été soutenue par le financement de l'Institut national d'imagerie biomédical et de bio-ingénierie des National Institutes of Health, de l'initiative Chan Zuckerberg et du fonds de démarrage de l'UC Santa Cruz.
Les personnes intéressées par les licences peuvent contacter le directeur de l'innovation Transfer Jeff Jackson: (Protégé par e-mail).
