Les chercheurs utilisent souvent des anticorps pour détecter des molécules spécifiques ou des marqueurs biologiques, car ils sont remarquablement précis dans la reconnaissance de leurs cibles. Cependant, détecter les faibles signaux de cancer dans les échantillons de sang constitue un défi, même pour les techniques les plus fiables.
Les chercheurs de l’Université métropolitaine d’Osaka ont découvert que ces détecteurs moléculaires peuvent être légèrement améliorés en ajoutant un peu de lumière supplémentaire. Grâce à l’irradiation laser, ils ont accéléré les interactions anticorps-antigène, détectant d’infimes quantités d’un biomarqueur du cancer colorectal en quelques minutes.
Le cancer colorectal est le troisième cancer le plus fréquemment diagnostiqué et la deuxième cause de décès liés au cancer dans le monde. La détection précoce reste une ligne de défense importante, que les scientifiques s’efforcent de renforcer.
Les tests sanguins actuels pour les biomarqueurs du cancer nécessitent souvent de longues étapes de préparation et ont une sensibilité limitée lorsque les niveaux de biomarqueurs sont extrêmement faibles.
Takuya Iida, professeur, École supérieure des sciences et institut de recherche pour LAC-SYS (RILACS), Université métropolitaine d’Osaka et auteur principal de cette étude
« Nous visions à développer une méthode plus rapide et plus sensible pour détecter la glycoprotéine CEACAM-5, un biomarqueur associé au cancer colorectal. »
Les méthodes conventionnelles de mesure des biomarqueurs de maladies utilisent souvent des tests immunologiques, dans lesquels les anticorps reconnaissent et se lient à des protéines cibles spécifiques. L’événement de liaison est ensuite converti en un signal détectable, souvent via une enzyme attachée à un anticorps.
Cependant, de tels tests peuvent nécessiter des heures d’incubation et d’étapes de lavage, sans compter que la détection d’une protéine cible dans le sang peut s’avérer un véritable défi car elle est entourée de milliers d’autres protéines et de nombreuses autres substances.
Les chercheurs ont attaché plusieurs anticorps à des billes microscopiques et les ont introduits dans un minuscule canal d’écoulement contenant du plasma sanguin. Lorsqu’un laser était appliqué, le système d’accélération induite par la lumière (LAC-SYS) a amélioré les interactions entre les billes recouvertes d’anticorps et le CEACAM-5, provoquant l’assemblage des billes. Les chercheurs pourraient ensuite mesurer les assemblages de billes résultants comme signal de la présence de CEACAM-5.
« Notre technologie de détection induite par la lumière peut détecter des quantités extrêmement faibles de CEACAM-5 dans le sang en quelques minutes seulement, contre plusieurs heures pour les techniques conventionnelles », a déclaré Iida.
Leur méthode a détecté le CEACAM-5 à des concentrations de 1 à 10 picogrammes par millilitre dans du plasma sanguin dilué de la taille d’une graine de sésame. 5 µL de plasma ont été dilués en série pour chaque expérience, et des échantillons dilués 1 000 fois ont été principalement utilisés auprès de patients atteints d’un cancer colorectal. Cela représente une amélioration potentielle d’un à deux ordres de grandeur par rapport à la plage de détection des tests immunologiques conventionnels, tels que les tests immuno-enzymatiques et l’immunoprécipitation. Les chercheurs ont également découvert quelque chose d’inattendu concernant le biomarqueur du cancer lui-même.
« Nous avons découvert que le CEACAM-5 existe dans le sang sous forme d’agrégats à l’échelle nanométrique », a déclaré Iida.
Ces groupes peuvent interagir efficacement avec les billes recouvertes d’anticorps, les aidant ainsi à s’assembler et à produire un signal détectable plus fort. Cela pourrait expliquer comment le système détecte le CEACAM-5 à des concentrations aussi faibles.
Les résultats pourraient avoir des implications au-delà du cancer colorectal. Puisque la technologie repose sur la reconnaissance des anticorps, les chercheurs espèrent l’adapter à d’autres biomarqueurs liés à des maladies, notamment ceux associés à la démence et aux maladies infectieuses.
« Nos résultats pourraient faciliter une détection plus précoce et moins invasive du cancer et ouvrir de nouvelles possibilités pour les technologies de biopsie liquide », a déclaré Iida.
La prochaine étape consiste à valider la technologie en milieu clinique et à déterminer avec quelle fiabilité elle peut distinguer les signaux liés à la maladie. L’équipe vise également à travailler avec des partenaires industriels pour développer des systèmes de diagnostic pratiques et portables.
« En fin de compte, notre objectif est d’établir une plate-forme rapide, hautement sensible et peu invasive pour la biopsie liquide et d’autres technologies de diagnostic basées sur le sang, capables de soutenir une détection et une intervention plus précoces des maladies », a déclaré Iida.
L’étude a été publiée dans Horizons à l’échelle nanométrique.
