La détection précoce de maladies débilitantes telles que le cancer ou la démence est cruciale pour traiter et sauver des vies.

Professeur Xiaohu

Le NIH accorde des subventions R01 aux chercheurs pour des projets de recherche matures, fondés sur des hypothèses et disposant de données préliminaires solides, comme celui de Xia.

« Dans nos résultats préliminaires en laboratoire, nous avons montré que nos enzymes artificielles à base de nanoparticules peuvent améliorer la sensibilité de détection d’environ 300 fois par rapport aux produits actuellement disponibles sur le marché », explique-t-il.

Ses recherches s’étendent sur quatre ans et se concentrent sur l’amélioration des diagnostics Efficacité de Tests ELISA (Enzyme-linked immunosorbent assay) utilisant des nanoparticules de nickel-platine spécialement adaptées qui se lient à des biomarqueurs de maladies spécifiques – tels que des protéines et des hormones – dans des échantillons de fluides corporels.

Xia est le seul chercheur principal, mais il supervisera les étudiants postdoctoraux et diplômés qui le soutiennent.

Bien qu’il y ait eu quelques expériences visant à remplacer les nanoparticules dans les tests ELISA, il n’y a pas eu d’avancée monumentale en matière de sensibilité diagnostique depuis des décennies, et Xia dit vouloir se lancer dans ses recherches sur les nanoparticules.

« La technologie ELISA est l’une des technologies les plus populaires pour le dépistage de diverses maladies », explique-t-il. « Par exemple, lorsque vous vous rendez chez le médecin et faites votre examen physique annuel, la formule sanguine peut utiliser l’ELISA pour détecter divers biomarqueurs. Mais pour faire de cette technologie une percée, il faut remplacer complètement l’enzyme naturelle par autre chose.

Selon le chercheur, passer de l’utilisation de la peroxydase traditionnelle des racines de raifort à des « imitations » d’enzymes artificielles fabriquées à partir de nanoparticules pourrait apporter de nombreux avantages. Selon Xia, les nanoparticules sont nettement plus stables et actives, ce qui pourrait conduire à des résultats de tests ELISA plus fiables et plus précis.

« Dans la technologie commerciale, les gens utilisent des enzymes naturelles extraites de plantes », explique Xia. « Dans notre technologie, nous remplacerons l’enzyme naturelle par nos enzymes artificielles, constituées de nanoparticules métalliques. Les enzymes artificielles sont beaucoup plus efficaces que les enzymes naturelles, les agents auraient donc un signal couleur plus fort, ce qui permettrait une amélioration significative de la sensibilité de détection de cette technologie.

Dans cette étude, Xia cherche à étendre et à maximiser les capacités des nanoparticules tout en démontrant et en confirmant leur efficacité en utilisation clinique en testant divers biomarqueurs de maladies dans des échantillons de sang humain. Il dit qu’il prévoit d’affiner la structure des nanoparticules afin de développer les enzymes artificielles les plus optimales pour le diagnostic.

C’est la première fois que ses nanoparticules interagissent avec des échantillons cliniques, explique Xia.

“Nous améliorerons encore la sensibilité en utilisant des nanoparticules uniques et en utilisant deux types de cancer pour la démonstration”, dit-il. « Dans ce projet, nous proposons de détecter dans le sang le cancer de la prostate et le cancer du côlon à un stade précoce. Grâce à notre nouvelle technologie, nous espérons parvenir à un diagnostic précoce de ces cancers.

Les nanoparticules servent de « imitations » artificielles améliorées des enzymes traditionnelles pour se lier et réagir de manière à ce que, lorsqu’elles sont combinées avec des biorécepteurs tels que des anticorps, elles apparaissent en couleur lorsque les biomarqueurs de la maladie cible sont présents.

Lorsqu’un biomarqueur est détecté, le test produit une couleur visible qui peut être utilisée pour quantifier sa concentration. Plus la couleur est forte, plus la concentration est forte. Les tests doivent être très sensibles pour éviter des résultats faussement négatifs qui pourraient retarder les traitements ou les interventions.

Xia est convaincu que ses recherches montreront que les nanoparticules auront une efficacité record, fournissant des résultats plus rapides et un contraste plus clair lors de la coloration des échantillons, tout en simplifiant les procédures et l’équipement requis pour les tests.

« La sensibilité de la détection est essentielle au diagnostic des maladies graves », dit-il. « Dans les tout premiers stades, la concentration de biomarqueurs peut être très faible et ne pas être détectée par les tests ELISA conventionnels. Avec notre nouvelle technologie, nous souhaitons améliorer considérablement la sensibilité afin de pouvoir détecter même de faibles concentrations de biomarqueurs dans les échantillons des patients.

Son objectif est d’utiliser les connaissances fondamentales de ses recherches initiales en 2021 pour influencer le domaine général de la thérapie in vitro. Diagnostics en proposant une sorte d’enzymes artificielles très efficaces qui conviennent à de nombreuses technologies de diagnostic, même au-delà de l’ELISA.

“L’objectif ultime que nous voulons atteindre est la détection précoce de maladies majeures telles que le cancer, et à l’avenir, nous voulons également détecter d’autres maladies très difficiles, comme peut-être même la maladie d’Alzheimer”, explique Xia.



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