Test de biomarqueur urinaire synthétique multianalyte médié par CRISPR-Cas pour les diagnostics portables
8 décembre 2023
Ce protocole décrit un test de biomarqueur urinaire synthétique multianalyte médié par CRISPR-Cas qui permet de diagnostiquer le cancer au point d’intervention grâce à l’analyse ex vivo des activités protéases associées à la tumeur.
Le Heart Lab conçoit des outils moléculaires et cellulaires pour suivre et contrôler avec précision la biologie des maladies. Nous utilisons des informations spéciales sur les tissus malades pour éclairer la conception d’outils de détection, d’imagerie et de traitement réactifs pour les troubles hétérogènes. Les biofluides offrent une occasion pratique de détecter et d’évaluer les maladies, mais celles-ci sont souvent limitées par de faibles quantités d’analytes pertinents.
Par conséquent, une grande partie du domaine poursuit des stratégies pour amplifier les signaux associés à la maladie afin d’améliorer la sensibilité des tests de diagnostic, comme le BCR et le plasma de surface sur la résonance. Plutôt que de s’appuyer sur des biomarqueurs de maladies endogènes en circulation, notre approche utilise des biomarqueurs synthétiques pour signaler l’activité de la maladie lorsqu’elle est libérée par des nanocapteurs injectés. Nos biomarqueurs synthétiques sont des codes-barres d’ADN chimiquement stabilisés, qui permettent de détecter plusieurs signaux de microenvironnement pathologique à la fois et d’identifier à l’aide du code-barres correspondant.
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Aperçu
Ce protocole décrit un test synthétique de biomarqueurs urinaires multiparamétriques, médié par CRISPR-Cas, permettant le diagnostic de cancer au point d’intervention grâce à l’analyse ex vivo de l’activité des protéases associées aux tumeurs. Le laboratoire Heart conçoit des outils moléculaires et cellulaires afin de suivre et de contrôler avec précision la biologie des maladies.
Composantes clés de l'étude
Domaine scientifique
- Neurosciences
- Biotechnologie
- Diagnostic
Contexte
- Les biofluides sont pratiques pour la détection des maladies, mais sont souvent limités par la faible quantité d'analytes pertinents.
- Des stratégies sont en cours de développement pour amplifier les signaux associés aux maladies afin d'améliorer la sensibilité des tests diagnostiques.
- Les méthodes actuelles s'appuient sur des biomarqueurs synthétiques plutôt que sur des biomarqueurs endogènes de la maladie.
- Des nanosenseurs injectés libèrent des biomarqueurs synthétiques pour signaler l'activité de la maladie.
Objectif de l'étude
- Développer un test synthétique de biomarqueur urinaire pour le diagnostic du cancer.
- Améliorer la sensibilité de la détection des maladies grâce à des outils moléculaires conçus sur mesure.
- Utiliser des codes à barres ADN stabilisés pour détecter simultanément plusieurs signaux de maladie.
Méthodes utilisées
- Technologie CRISPR-Cas pour le test de biomarqueurs.
- Analyse ex vivo des activités des protéases associées aux tumeurs.
- Conception d'outils de détection réactifs basés sur les microenvironnements pathologiques.
- Utilisation de codes-barres d'ADN chimiquement stabilisés pour la détection de signaux.
Résultats principaux
- Développement réussi d'un test multianalyte de biomarqueurs urinaires synthétiques.
- Sensibilité améliorée pour la détection de signaux associés à la maladie.
- Démonstration de l'efficacité des biomarqueurs synthétiques pour rendre compte de l'activité de la maladie.
- Potentiel pour des diagnostics au point d'intervention dans la détection du cancer.
Conclusions
- Le test du biomarqueur urinaire synthétique représente une avancée majeure dans le diagnostic du cancer.
- Les outils moléculaires conçus peuvent améliorer le suivi des maladies et leur traitement.
- Cette approche pourrait conduire à des solutions diagnostiques plus efficaces au point de soin.
Questions fréquemment posées
Pertinence sectorielle pour les cadres
Le test de biomarqueurs urinaires synthétiques multiparamétriques par CRISPR-Cas permet une détection hautement sensible et multiplexée de l'activité protéolytique associée aux maladies in vivo, offrant ainsi des diagnostics précis allant au-delà des dosages traditionnels dans les biofluides. Cette approche surmonte la difficulté liée à la faible abondance des analytes endogènes en exploitant des nanosenseurs conçus et des codes-barres en ADN pour des lectures robustes et peu invasives. L'adaptabilité et la capacité de multiplexage de cette plateforme en font un outil stratégique pour la découverte précoce, la validation de cibles et le développement translationnel de biomarqueurs en oncologie et dans d'autres domaines de maladies complexes.
Applications stratégiques en recherche et développement biopharmaceutique
Début de la découverte et validation de la cible
- Permet l'analyse de l'activité des protéases pertinentes pour la maladie directement dans le microenvironnement tumoral.
- Permet une validation fonctionnelle de la cible en associant les signatures protéolytiques à l'incidence et à la progression de la maladie.
- Facilite la prédiction de l'engagement de la cible grâce à des lectures multiplexées basées sur des codes-barres en ADN.
Développement de tests et criblage
- Fournit des systèmes de biomarqueurs synthétiques validés pour le développement d'analyses en aval et les flux de travail de criblage.
- Produit des résultats quantitatifs et multiplexés permettant une standardisation rigoureuse et une reproductibilité des tests.
- Permet de mettre en place des plateformes diagnostiques évolutives et portables, adaptées à l'évaluation de composés à haut débit.
Recherche translationnelle et préclinique
- Aligne les signaux de biomarqueurs synthétiques avec la biologie des maladies pour la découverte translationnelle de biomarqueurs.
- Permet une continuité entre les modèles précliniques et les stratégies de biomarqueurs cliniques grâce à un échantillonnage urinaire peu invasif.
- Réduit l'ambiguïté mécanistique en reliant directement l'activité moléculaire à l'état pathologique in vivo.
Intégration du pipeline et du flux de travail
Cette plateforme de biomarqueurs synthétiques intègre l'ensemble du processus, de la découverte précoce à la validation préclinique, permettant une transition fluide des études mécanistiques au développement translationnel de biomarqueurs.
- Biologie de la découverte : Amplifie les signaux associés aux maladies pour tester des hypothèses et clarifier les voies biologiques.
- Depistage : Fournit des lectures multiplexées et quantitatives pour évaluer la prête-à-l’emploi et la reproductibilité des tests.
- Analytique : Permet la détection sensible et la comparaison de multiples activités protéolytiques par analyse de codes-barres d'ADN.
- Recherche translationnelle : Établit un lien entre les stratégies de biomarqueurs précliniques et cliniques grâce à des diagnostics non invasifs basés sur l'urine.
- Réutilisation institutionnelle : Offre une plateforme modifiable et réutilisable, adaptable à divers contextes pathologiques et panels de biomarqueurs.
Impact opérationnel et organisationnel
- Valeur scientifique : Accroît la confiance prédictive et réduit les risques biologiques dans la validation des cibles et la découverte de biomarqueurs.
- Valeur opérationnelle : Standardise les protocoles de détection multiplexée et favorise le développement de diagnostics évolutifs et portables.
- Valeur stratégique : Améliore la prise de décision go/no-go et l'efficacité du capital en permettant une détection précoce et robuste des signaux de maladie.
- Impact sur le portefeuille : Permet une priorisation et une avancée ajustées au risque des programmes guidés par des biomarqueurs.
Considérations relatives à la mise en œuvre
- Nécessite une expertise en biologie synthétique, en systèmes CRISPR-Cas et en développement de tests bioanalytiques.
- Suppose l'accès à des instruments permettant la détection des codes-barres d'ADN et la lecture de signaux basés sur CRISPR.
- Exige une standardisation interéquipes pour la synthèse des nanosenseurs et les protocoles de collecte d'urine.
- Peut être adapté à divers modèles précliniques et microenvironnements pathologiques moyennant une validation appropriée.
- Les limites pratiques incluent l'optimisation de la pharmacocinétique des capteurs rapporteurs et de l'amplification du signal dans des contextes pathologiques spécifiques.
