Le Corée Research Institute of Standards and Science (Kriss, président Lee Ho Seong) a développé une plate-forme de diagnostic qui amplifie les signaux optiques uniques des molécules de plus de cent millions de fois, permettant la détection et la quantification précises des traces de biomarqueurs de la maladie d'Alzheimer dans les liquides corporels. Avec un test de liquide corporel simple, la plate-forme peut quantifier plusieurs biomarqueurs avec une ultrasensibilité et une grande fiabilité, complétant les diagnostics conventionnels basés sur l'imagerie et permettant un diagnostic précoce et une surveillance de la progression de la maladie.
La maladie d'Alzheimer est un trouble cérébral dégénératif de premier plan dans lequel les neurones du cerveau se détériorent progressivement, provoquant un déclin progressif des fonctions cognitives telles que la mémoire et le raisonnement. Il représente environ 60 à 70% des cas de démence dans le monde, et sans aucun remède fondamental actuellement disponible, le diagnostic précoce et la gestion continue sont essentiels.
À l'heure actuelle, la maladie d'Alzheimer est principalement diagnostiquée à l'aide de modalités d'imagerie telles que TEP et IRM. Cependant, chaque examen peut coûter plus d'un million de KRW (environ 750 USD) et nécessite des installations spécialisées. De plus, ces techniques d'imagerie ne peuvent détecter la maladie qu'une fois qu'elle a progressé au-delà d'un certain stade, ce qui rend la détection précoce difficile.
Les tests de liquide corporel plus simples ont jusqu'à présent manqué de précision suffisante, les empêchant d'être utilisés comme outils de diagnostic fiables.
Deux peptides trouvés dans la bêta-amyloïde cérébrale (Aβ) 42 et Aβ 40-sont étroitement associés à la maladie d'Alzheimer. Mesurer leurs concentrations dans les fluides corporels et le calcul du rapport Aβ42 / Aβ40 permet une évaluation précoce de la progression de la maladie.
Cependant, avec les performances de détection des méthodes d'essai immuno-enzymatiques conventionnelles (ELISA), il a été difficile de détecter simultanément et avec précision ces deux peptides dans des concentrations ultra-faibles présentes dans le sang, le liquide céphalo-rachidien et d'autres fluides corporels.
Le groupe de métrologie médicale de KRISS a développé une plate-forme de détection quantitative multiplexée ultrasensible basée sur la spectroscopie Raman améliorée en surface (SERS), qui est plus de 100 000 fois plus sensible que les méthodes ELISA conventionnelles et capable de distinguer avec précision et de quantifier plusieurs biomarqueurs.
SERS est une technique analytique qui amplifie considérablement les signaux optiques uniques générés lorsque la lumière interagit avec les molécules en utilisant des nanostructures métalliques, permettant la détection précise de traces de molécules uniformes de molécules.
L'équipe de recherche a développé des nanoparticules d'or distinctes et multi-types avec une section transversale en forme de tournesol, capable de produire des signaux SERS solides et uniformes à partir de particules individuelles. Cette conception surmonte la question de la non-uniformité du signal causée par des variations de l'espacement des interparticules dans les nanoparticules d'or sphériques conventionnelles.
En créant une distribution uniforme et uniforme des sites d'amélioration du signal à l'intérieur et à la surface de chaque particule, les nanoparticules génèrent des signaux forts et hautement reproductibles même au niveau unique. En conséquence, la plate-forme réalise une excellente performance quantitative proportionnelle à la concentration de molécules cibles, tout en permettant la détection simultanée de plusieurs cibles distinctes.
En utilisant les nanoparticules Multiplex SERS, chacune a attribué une ID optique unique, les chercheurs ont quantifié avec succès les niveaux ultra-traces d'Aβ42 et Aβ40 à des concentrations aussi bas que 8,7 × 10⁻17 g / ml et 1,0 × 10⁻15 g / ml, respectivement. Cela représente des performances de pointe en termes de sensibilité et de plage de détection dynamique pour l'analyse quantitative multiplex.
La plate-forme de détection que nous avons développée peut être produite en masse à faible coût et adaptée de manière flexible à un large éventail de biomarqueurs.
Au-delà de la maladie d'Alzheimer, il détient une polyvalence élevée et un fort potentiel de commercialisation pour le diagnostic in vitro précoce et rapide et la surveillance de diverses maladies, y compris les cancers, les troubles neurologiques et les maladies infectieuses. «
Dr You Eun-Ah, chercheur principal, Kriss Medical Metrology Group
Cette recherche a été soutenue par le programme d'initiative de recherche du Conseil national des sciences et de la technologie (NST) et le programme de recherche fondamental de KRISS. Les résultats ont été publiés en avril dans Biocapteurs et Bioelectronics (Impact Factor: 10.5), un grand journal international dans le domaine de la chimie analytique.
