des dirigeants fortsDr Fei Liu
Dr Luke P. Lee
Pouvez-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) qui transportent des protéines, de l’ARN, de l’ADN, etc., sont sécrétées par différentes cellules dans les larmes. Nous espérons explorer le secret de la maladie et de l’émotion 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 la maladie sont basés sur l’évaluation des symptômes du patient, qui peuvent ne pas toujours être précis dans les premiers stades et sont souvent 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 souvent à diagnostiquer la maladie à un stade ultérieur ; cependant, les mécanismes moléculaires sous-jacents doivent être explorés plus avant pour la détection et le sous-typage à un stade précoce.
Les larmes sont des échantillons relativement purs avec un faible potentiel d’interférence de contaminants, en corrélation directe avec les fluides en circulation tels que le sang. Le prélèvement d’échantillons de larmes est rapide et non invasif, attirant beaucoup d’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 de limitations pratiques dans la manipulation des échantillons et les performances analytiques des exosomes lacrymaux.
Ainsi, nous utilisons la plateforme iTEARS pour percer les secrets des troubles oculaires et des maladies systémiques. Nous isolons rapidement des exosomes avec un rendement et une pureté élevés à partir de quelques larmes (∼10 μL) en 5 minutes pour un dépistage quantitatif et la découverte de biomarqueurs par analyse protéomique et transcriptomique.
Crédit d’image : T.Photo/Shutterstock.com
L’analyse des exosomes permet d’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 trouvés largement dans les fluides corporels, tels que le sang, l’urine, les larmes, la salive et le liquide céphalo-rachidien. Malgré les différents volumes d’échantillons et compositions biologiques parmi les différents fluides corporels, iTEARS peut aider à produire des exosomes plus purs à partir d’échantillons cliniques, ce qui devrait être fortement recommandé. Comme nous le montrons dans notre étude, nous avons obtenu plus de nanoparticules que dans les méthodes UC ou SEC, qui sont les stratégies les plus utilisées dans les études EV.
Sa plate-forme iTEARS peut 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 se compose d’un réservoir d’échantillon couplé à une double membrane nanoporeuse et de deux sorties connectées au système d’oscillation à pression négative.
Pour obtenir un isolement rapide des exosomes, un changement périodique de pression négative est appliqué sur les deux côtés de l’appareil, ce qui peut propulser l’échantillon, piéger les plus gros exosomes, libérer les petits fragments (par exemple, protéines, acides nucléiques) et réduire la bio-agrégation dans 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 plus approfondie, y compris la protéomique, le séquençage, la PCR ou ELISA.
Crédit d’image : ACS Nano 2022
Sa plate-forme est basée sur l’utilisation des larmes comme échantillon. Malgré leurs volumes souvent faibles, qu’est-ce qui fait des larmes un bon choix pour cette analyse ?
En tant que l’une des ressources liquides cruciales des exosomes, les larmes sont nécessaires pour maintenir les activités physiologiques normales de l’œil et partager des parties des composants sanguins par 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 de biomarqueurs avec la bandelette réactive 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 les exosomes lacrymaux dans le diagnostic de la maladie et la pathogenèse. Nous avons démontré le potentiel diagnostique des niveaux exosomiques et leurs charges dans les maladies oculaires, et espérons montrer des applications plus détaillées avec des cohortes à grande échelle dans les travaux futurs.
Sa plateforme associe biologie et 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 des maladies ou au cours du développement de la maladie. 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 plateforme iTEARS aurait-elle non seulement pour les milieux cliniques mais aussi pour les soins aux patients ?
Nous avons identifié des biomarqueurs de protéines de vésicules extracellulaires pour classer différents types de maladies de l’œil sec et des biomarqueurs de miARN pour surveiller le développement de la rétinopathie diabétique. Nous sommes impatients de développer davantage la technologie de point de service pour les soins aux 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 dans d’autres parties du corps ?
Il a été démontré que les composants de la déchirure sont liés à des organes du corps tels que le cerveau et le sein. Nous espérons mener 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 vos recherches ?
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 aussi pour le cancer, le diabète sucré, les maladies neurologiques et les fonctions biologiques des larmes émotionnelles.
Où les lecteurs peuvent-ils trouver plus d’informations ?
- Lisez notre article ici :
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 Science 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’exosome, la biophysique des particules d’exosomes, le diagnostic moléculaire, les organoïdes cérébraux sur puce et le transfert biologique d’électrons quantiques.