Une nouvelle technologie spatio-omique permet d'étudier les maladies à leur stade précoce
Comment peut-on retrouver la trace d'une seule cellule malade dans un cerveau ou un cœur humain intact ?
La recherche ressemble à la recherche d'une aiguille dans une botte de foin. Les équipes d'Ali Ertürk, de l'Institut Helmholtz de Munich et de la LMU de Munich, et de Matthias Mann, de l'Institut Max Planck de biochimie de Martinsried, près de Munich, ont mis au point une nouvelle technologie appelée DISCO-MS qui résout le problème. DISCO-MS utilise la technologie robotique pour obtenir des données protéomiques à partir de cellules "malades" identifiées avec précision au début de la maladie.
L'image montre les régions aortiques d'un cœur humain dont les plaques vasculaires ont été analysées à l'aide de la technologie DISCO-MS.
Helmholtz Munich, Harsharan Singh Bhatia and Ali Ertürk
La plupart des maladies sont asympotomatiques au départ et les personnes touchées se sentent généralement encore bien - les symptômes ne sont pas encore présents, ou trop légers pour être perçus. Cependant, un changement s'est déjà produit dans l'organisme : un virus peut avoir commencé à se répliquer, ou une cellule malveillante peut s'être divisée plus souvent qu'elle ne le devrait. Mais comment ces changements peuvent-ils être perçus ?
Les chercheurs sont confrontés à un dilemme similaire lorsqu'ils étudient le développement précoce des maladies. Même en travaillant avec des modèles animaux, les scientifiques peuvent rarement localiser les petits sites d'initiation de la maladie ou caractériser les changements moléculaires exacts qui conduisent à la progression de la maladie.
Avec le développement de DISCO-MS par les équipes de recherche d'Ertürk et de Mann en Allemagne, cette tâche est devenue beaucoup plus facile. DISCO-MS combine des méthodes permettant de rendre transparents les tissus de souris et d'humains avec les dernières technologies robotiques et protéomiques pour déterminer leur composition moléculaire.
DISCO-MS : la transparence pour détecter les changements moléculaires précoces
DISCO-MS commence par le nettoyage des tissus, appelé DISCO, qui rend le corps de la souris ou les organes humains transparents, ce qui les rend accessibles à l'imagerie. Ainsi, les cellules marquées par fluorescence peuvent être facilement identifiées dans les tissus intacts de sites spécifiques en utilisant la microscopie tridimensionnelle à haute résolution.
Une fois les régions d'intérêt identifiées, elles sont isolées à l'aide d'une nouvelle technologie robotique appelée DISCO-bot, mise au point par l'ingénieur mécanicien Furkan Öztürk, un étudiant en doctorat du laboratoire d'Ertürk. Les tissus extraits par le robot sont traités pour l'analyse de leur protéome à l'aide de méthodes avancées de spectrométrie de masse (MS) mises au point par Andreas-David Brunner, un ancien étudiant en doctorat du laboratoire de Mann. Cette approche de haute technologie permet une caractérisation moléculaire complète de toute région tissulaire souhaitée identifiée en 3D dans des corps entiers de souris ou des organes humains.
La détection précoce permet d'attraper les maladies
Pour démontrer la puissance de la méthode, le premier auteur, Harsharan Singh Bhatia, et ses collègues ont appliqué la DISCO-MS au modèle de souris de la maladie d'Alzheimer et aux plaques d'athérome (durcissement pathologique et rétrécissement des vaisseaux sanguins) dans le cœur humain. Dans les échantillons de tissus du modèle AD, l'équipe a appliqué l'intelligence artificielle (IA) pour identifier les plaques typiques de la maladie d'Alzheimer aux premiers stades de la maladie, qui avaient été difficiles à détecter par toute autre méthode. Les analyses protéomiques ultérieures des plaques ont permis une étude impartiale et à grande échelle des protéines affectées dans la MA, révélant de nouveaux acteurs moléculaires qui pourraient être des biomarqueurs de la maladie d'Alzheimer.
Dans le cœur humain, les chercheurs se sont intéressés à la composition des tissus autour des plaques d'athérosclérose, qui étaient rapidement visibles après le nettoyage des tissus. La détection par l'IA et l'extraction robotique des tissus ont à nouveau permis d'identifier des voies moléculaires déréglées dans les cellules cardiaques humaines liées aux plaques aortiques. Ces résultats sont essentiels, car ils constituent la base de cibles thérapeutiques potentielles.
DISCO-MS est la première technologie spatio-omique dans des volumes 3D intacts et accélère l'étude de maladies complexes allant du cancer aux troubles métaboliques. Comme DISCO-MS fonctionne avec des tissus précliniques et cliniques, elle permet d'étudier les maladies à leur stade le plus précoce et, par la suite, de développer de nouvelles thérapeutiques potentielles.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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