Des chercheurs de l'Institut indien des sciences (IISC) ont développé une sonde luminescente unique qui utilise le terbium, un métal de terres rares, pour ressentir la présence d'une enzyme appelée β-glucuronidase, qui peut potentiellement aider à la détection d'un cancer du foie.
L'œuvre est publiée dans le Chimie – une revue asiatique.
La β-glucuronidase est une enzyme conservée évolutivement trouvée à travers les formes de vie – des microbes aux plantes et aux animaux. Sa fonction centrale consiste à décomposer un acide sucrière appelé acide glucuronique. Au-delà de son omniprésence biologique, l'enzyme se double également de biomarqueur critique pour le cancer du foie. En fait, une augmentation de la β-glucuronidase accompagne souvent les cancers du côlon, du sein et de la rénale, ainsi que des infections des voies urinaires et du SIDA.
« Les méthodes conventionnelles de colorimétrie et de fluorescence pour détecter de telles enzymes sont souvent limitées par la sensibilité ou les interférences des signaux de fond. La capacité des métaux de terres rares à avoir des états excités à longue durée de vie nous permet de filtrer la fluorescence de fond de courte durée, résultant en un signal beaucoup plus clair », explique Ananya Biswas, ancien Ph.D. Étudiant à l'IISC et co-premier auteur du journal.
Les racines du projet remontent près d'une décennie, en commençant par les expériences de l'équipe sur les ions métalliques et leurs propriétés de formation de gel. L'équipe a constaté que les ions terbiums formulés dans une matrice de gel dérivée des sels biliaires peuvent émettre une fluorescence verte.
Dans la même matrice de gel, l'équipe a ajouté une molécule organique appelée 2,3-dhn (2,3-dihydroxynaphtalène) « masqué » avec de l'acide glucuronique. Lorsque la β-glucuronidase tranche cette molécule modifiée, le 2,3-DHN est libéré. Les chercheurs ont ensuite brillé la lumière UV sur l'échantillon.
« Le 2,3-dhn gratuit agit comme une« antenne »- absorant la lumière UV et transférant l'énergie aux ions terbium à proximité, améliorant considérablement leur émission verte», explique Uday Maitra, professeur honoraire au Département de chimie organique, IISC et auteur correspondant de l'étude.
« La matrice de gel … assure une proximité suffisante entre les ions« antenne »et terbium, facilitant un transfert d'énergie efficace. »
Pour faciliter l'application, l'équipe a conçu ce test comme un simple capteur en papier en ancrant la matrice de gel sur un disque papier. Lorsque la β-glucuronidase prétraite avec du 2,3-dhn modifiée est ajoutée, le disque présente une lueur verte beaucoup plus forte sous la lumière UV.
Ce qui est unique dans cette technique, c'est l'analyse. Contrairement aux systèmes de détection de fluorescence haut de gamme conventionnels, ces capteurs peuvent être analysés à l'aide d'une lampe UV et d'ImageJ, un logiciel open-source et librement accessible, ce qui rend cette technique idéale pour les paramètres limités en ressources.
En utilisant ce protocole, la limite de détection (LOD) – la concentration la plus faible d'enzyme qui peut être détectée de manière fiable – est venue à 185 ng / ml. Pour mettre cela en perspective, les niveaux de β-glucuronidase d'environ 1 000 ng / ml sont généralement associés au début de la cirrhose décompensée, un stade avancé de maladie du foie.
Avec un cancer du foie réclamant plus de vies chaque année, une telle avancée technologique est à la fois opportune et prometteuse. Compte tenu de la large pertinence clinique de la β-glucuronidase en tant que biomarqueur dans différents types de cancers, de l'ictère néonatale et de la toxicité induite par les AINS, ce capteur offre un outil de dépistage potentiellement puissant.
Les auteurs disent que les études cliniques devront encore être effectuées pour valider le test. Mais ils espèrent que de tels capteurs pourront réduire le coût de la détection des biomarqueurs cliniquement importants.
