Sommaire
Pourriez-vous vous présenter et nous dire ce qui a inspiré vos dernières recherches ?
Le Dr Fei Liu est professeur de génie biomédical à l’Université médicale de Wenzhou en Chine.
Le Dr Luke P. Lee est professeur de médecine à la Harvard Medical School de l’Université de Harvard.
Les yeux reflètent les conditions de santé et les émotions du corps humain. Les vésicules extracellulaires lacrymales (EV) transportant des protéines, des ARN, des ADN, etc., sont sécrétées par différentes cellules dans les larmes. Nous espérons explorer le secret des maladies et des émotions en isolant, purifiant et en étudiant ces nanoparticules biologiques à l’aide de la plateforme iTEARS et en les incorporant aux technologies de protéomique et de séquençage.
Actuellement, les diagnostics de maladies reposent sur l’évaluation des symptômes des patients, qui ne sont pas toujours précis dans les premiers stades et peuvent souvent être sous-déclarés. Quels problèmes cela crée-t-il et comment votre nouvelle plate-forme iTEARS aide-t-elle à surmonter ces défis ?
Les symptômes cliniques aident généralement à diagnostiquer la maladie à un stade ultérieur; cependant, les mécanismes moléculaires sous-jacents doivent être explorés plus avant pour la détection précoce et la classification des sous-types.
Les larmes sont des échantillons relativement purs avec une faible interférence potentielle de contaminants, en corrélation directe avec les fluides en circulation tels que le sang. La collecte d’échantillons de larmes est rapide et non invasive, ce qui attire une grande attention dans les études au point de service. Cependant, les études basées sur des échantillons de larmes sont limitées par rapport à d’autres fluides corporels (par exemple, l’urine et le sang) en raison des limites pratiques de la manipulation des échantillons et des performances analytiques des exosomes lacrymaux.
Ainsi, nous utilisons la plateforme iTEARS pour découvrir les secrets des troubles oculaires et des maladies systémiques. Nous avons isolé rapidement des exosomes avec un rendement et une pureté élevés à partir de quelques larmes (∼10 μL) en 5 minutes pour la détection quantitative et la découverte de biomarqueurs par analyse protéomique et transcriptomique.
Crédit d’image : T.Photo/Shutterstock.com
L’analyse des exosomes aide à améliorer la précision de la maladie, mais les méthodes actuelles utilisées pour les isoler à partir d’échantillons tels que l’urine sont difficiles. Pourquoi est-ce?
Les exosomes (petites vésicules extracellulaires) ont été largement trouvés dans les fluides corporels, y compris le sang, l’urine, les larmes, la salive et le liquide céphalo-rachidien. Malgré les volumes d’échantillons et les compositions biologiques distincts parmi divers fluides corporels, iTEARS peut aider à produire des exosomes plus purs à partir d’échantillons cliniques, ce qui devrait être fortement encouragé. Comme nous l’avons montré dans notre étude, nous avons obtenu plus de nanoparticules que dans les méthodes UC ou SEC qui sont les stratégies les plus couramment utilisées dans les études EV.
Votre plateforme iTEARS est capable d’utiliser les larmes, en les analysant pour les biomarqueurs de la maladie. Pouvez-vous nous en dire plus sur la conception et le fonctionnement de cette plateforme ?
iTEARS est basé sur notre dispositif EXODUS, qui comprend un réservoir d’échantillon couplé à une double membrane nanoporeuse et deux sorties connectées au système d’oscillation à pression négative.
Pour obtenir une isolation rapide des exosomes, une commutation de pression négative périodique est appliquée sur les deux côtés de l’appareil, ce qui peut entraîner l’échantillon, piéger les exosomes de plus grande taille, libérer les petits fragments (par exemple, protéines, acides nucléiques) et réduire la bio- agrégats sur les membranes, accélérant ainsi le temps de traitement et étendant la plage de volume de traitement. Les exosomes purifiés peuvent ensuite être extraits pour une analyse en aval, y compris la protéomique, le séquençage, la PCR ou ELISA.
Crédit d’image : ACS Nano 2022
Votre plate-forme repose sur l’utilisation de larmes comme échantillon. Malgré leurs volumes souvent faibles, qu’est-ce qui fait des larmes une bonne option pour cette analyse ?
En tant que l’une des ressources liquides cruciales des exosomes, les larmes sont nécessaires pour maintenir des activités physiologiques oculaires normales et partager des parties de composants sanguins via la perméation vasculaire, indiquant un rôle de premier plan dans la compréhension des troubles oculaires et des maladies systémiques.
Contrairement à d’autres fluides oculaires, les larmes sont très accessibles pour l’analyse des biomarqueurs à l’aide de la bandelette de test de Schirmer, ce qui nous permet de découvrir les signatures moléculaires de la maladie et d’établir une méthode de diagnostic non invasive. Les études sur les larmes ne sont pas « un sujet brûlant » par rapport à d’autres fluides corporels (par exemple, l’urine et le sang), mais il est temps de reconnaître l’importance du diagnostic moléculaire.
Quelle est la précision d’iTEARS dans le diagnostic des maladies ?
Dans ce travail, nous avons cherché à établir une nouvelle plate-forme qui peut faciliter les études basées sur l’exosome lacrymal à la fois dans le diagnostic de la maladie et la pathogenèse. Nous avons montré le potentiel de diagnostic des niveaux exosomiques et de leurs cargaisons dans les maladies oculaires, et nous espérons montrer des applications plus détaillées avec des cohortes à grande échelle dans des travaux futurs.
Votre plateforme combine à la fois la biologie et les nanotechnologies. Quelle est l’importance d’avoir une approche de recherche multidisciplinaire lorsque l’on fait des découvertes ? Quels avantages cela a-t-il?
La plate-forme intégrée nous permet de simplifier les processus expérimentaux, de raccourcir le temps consommé et de récupérer plus d’exosomes avec une pureté relativement élevée. Avec iTEARS, nous avons montré les compositions de protéines et de miARN au sein des exosomes lacrymaux et leur dynamique dans les classifications de maladies ou au cours de leur développement. Outre les études médicales, les applications de l’approche de recherche multidisciplinaire pourraient également être étendues au vaste domaine des sciences naturelles.
Quels avantages l’utilisation de cette plate-forme iTEARS aurait-elle non seulement pour les milieux cliniques, mais également pour les soins aux patients ?
Nous avons identifié des biomarqueurs protéiques des vésicules extracellulaires pour classer différents types de maladies de l’œil sec et des biomarqueurs miARN pour surveiller le développement de la rétinopathie diabétique. Nous espérons développer davantage la technologie de point de service pour les soins de santé des patients.
Crédit d’image : sruilk/Shutterstock.com
Actuellement, iTEARS n’a été utilisé que dans le diagnostic d’affections oculaires telles que la sécheresse oculaire et la rétinopathie diabétique. Espérez-vous qu’avec des recherches continues, il pourrait également être utilisé pour diagnostiquer des maladies d’autres parties du corps ?
Les composants des larmes ont été démontrés dans leur relation avec les organes du corps tels que le cerveau et le sein. Nous espérons effectuer davantage de recherches non seulement sur les maladies des yeux, mais aussi sur les cancers, les troubles neurologiques et psychotiques, etc.
Quelle est la prochaine étape pour vous et votre recherche ?
Nous prévoyons d’explorer davantage les communications biologiques dans le développement ou la pathogenèse et le diagnostic moléculaire de précision de différentes maladies, ainsi que les quantifications moléculaires des conditions émotionnelles ou des conséquences moléculaires du stress psychologique par les larmes humaines.
Nous espérons fournir une méthode de traduction clinique pour le diagnostic et le pronostic moléculaires basés sur les larmes, non seulement pour les maladies oculaires, mais également pour les cancers, le diabète sucré, les maladies neurologiques et les fonctions biologiques des larmes émotionnelles.
Où les lecteurs peuvent-ils trouver plus d’informations ?
À propos du Dr Fei Liu
Le Dr Fei Liu est professeur de génie biomédical à l’Université médicale de Wenzhou. Il a obtenu son doctorat. en génie chimique et biomoléculaire du Korea Advanced Institute of Sceicne and Technology (2012). Ses recherches actuelles portent sur le diagnostic clinique et la thérapeutique basés sur les exosomes.
À propos du Dr Luke P. Lee
Le Dr Luke P. Lee est professeur de médecine à la Harvard Medical School de l’Université de Harvard.
Ses recherches actuelles portent sur l’exosomique, la biophysique des particules d’exosomes, le diagnostic moléculaire, les organoïdes cérébraux sur puce et le transfert d’électrons biologiques quantiques.
