Des scientifiques du Terasaki Institute for Biomedical Innovation (TIBI) à Los Angeles, ont mis au point une lentille de contact capable de capturer et de détecter les exosomes, des vésicules de taille nanométrique présentes dans les sécrétions corporelles et susceptibles de devenir des biomarqueurs de diagnostic du cancer.
La lentille a été conçue avec des microchambres liées à des anticorps qui peuvent capturer les exosomes présents dans les larmes. Cette lentille de contact à microchambres de signalisation conjuguée à des anticorps (ACSM-CL) peut être colorée pour la détection avec des anticorps spécifiques marqués par des nanoparticules pour une visualisation sélective. Cela offre une plateforme potentielle pour le pré-dépistage du cancer et un outil de diagnostic de soutien qui est facile, rapide, sensible, rentable et non invasif.
Les exosomes se forment dans la plupart des cellules et sont sécrétés dans de nombreux fluides corporels, tels que le plasma, la salive, l’urine et les larmes. Autrefois considérés comme des dépotoirs de matières indésirables provenant de leurs cellules d’origine, on sait aujourd’hui que les exosomes peuvent transporter différentes biomolécules entre les cellules. Il a également été démontré qu’il existe une multitude de protéines de surface sur les exosomes, certaines étant communes à tous les exosomes et d’autres augmentant en réponse à un cancer, une infection virale ou une blessure. En outre, les exosomes dérivés des tumeurs peuvent fortement influencer la régulation, la progression et les métastases des tumeurs.
En raison de ces capacités, l’utilisation des exosomes pour le diagnostic du cancer et la prédiction du pronostic/traitement a suscité un grand intérêt. Cependant, cet intérêt a été entravé par la difficulté d’isoler les exosomes en quantité et pureté suffisantes à cette fin. Les méthodes actuelles impliquent une ultracentrifugation et des gradients de densité fastidieux et longs, dont la réalisation dure au moins dix heures. D’autres difficultés se posent pour la détection des exosomes isolés ; les méthodes couramment utilisées nécessitent des équipements coûteux et encombrants.
L’équipe de TIBI a mis à profit son expertise dans la conception et la fabrication de biocapteurs pour lentilles de contact afin d’éliminer la nécessité de ces méthodes d’isolement en concevant son ACSM-CL pour capturer les exosomes des larmes, une source d’exosomes optimale et plus propre que le sang, l’urine et la salive.
Ils ont également facilité et optimisé la préparation de leur ACSM-CL en utilisant des approches alternatives. Lors de la fabrication des microchambres de leur lentille, l’équipe a utilisé une approche de découpe et de gravure directe au laser plutôt que le moulage conventionnel pour la rétention structurelle des chambres et de la lentille.
En outre, l’équipe a introduit une méthode qui modifie chimiquement les surfaces des microchambres afin de les activer pour la liaison des anticorps. Cette méthode a été utilisée à la place des approches standard, dans lesquelles les matériaux métalliques ou nanocarbonés doivent être utilisés dans des salles blanches coûteuses.
L’équipe a ensuite optimisé les procédures de fixation d’un anticorps de capture sur les microchambres ACSM-CL et d’un anticorps de détection différent (contrôle positif) sur des nanoparticules d’or qui peuvent être visualisées par spectroscopie. Ces deux anticorps sont spécifiques de deux marqueurs de surface différents présents sur tous les exosomes.
Dans une première expérience de validation, l’ACSM-CL a été testé contre les exosomes sécrétés dans les surnageants de dix lignées cellulaires tissulaires et cancéreuses différentes. La capacité à capturer et à détecter les exosomes a été validée par les changements spectroscopiques observés dans tous les échantillons testés, par rapport aux contrôles négatifs. Des résultats similaires ont été obtenus lorsque l’ACSM-CL a été testé sur dix échantillons de larmes différents prélevés sur des volontaires.
Dans les dernières expériences, les exosomes dans les surnageants collectés à partir de trois lignées cellulaires différentes avec différentes expressions de marqueurs de surface ont été testés par rapport à l’ACSM-CL, avec différentes combinaisons d’anticorps de détection spécifiques aux marqueurs. Les schémas de détection et de non-détection des exosomes provenant des trois différentes lignées cellulaires étaient conformes aux attentes, validant ainsi la capacité de l’ACSM-CL à capturer et détecter avec précision les exosomes avec différents marqueurs de surface.
« Les exosomes sont une source riche de marqueurs et de biomolécules qui peuvent être ciblés pour plusieurs applications biomédicales », a déclaré Ali Khademhosseini, Ph.D., directeur et PDG de TIBI. « La méthodologie que notre équipe a développée facilite grandement notre capacité à exploiter cette source. »
https://medicalxpress.com/news/2022-08-smart-contact-lenses-cancer-diagnostics.html
https://terasaki.org/institute/
