Un nouveau test immunologique OpenGUS personnalisable qui détecte les analytes rapidement et efficacement a été développé par des scientifiques de Science Tokyo. Avec des sondes β-glucuronidase (GUS) spécialement conçues et des conditions de réaction optimisées, cette plateforme offre une approche simple mais extrêmement sensible pour détecter des biomarqueurs, allergènes ou autres biomolécules pertinents. Cela rend les tests immunologiques homogènes plus largement disponibles pour les diagnostics sur le lieu d’intervention, les tests à haut débit, la surveillance environnementale et l’analyse de la sécurité alimentaire, même lorsque des laboratoires sophistiqués ne sont pas disponibles.
Les immunoessais sont devenus un outil essentiel en chimie analytique au cours des dernières décennies. Cette technique biochimique exploite la capacité naturelle des anticorps à se lier à des cibles spécifiques, permettant ainsi la détection et la quantification des analytes souhaités. Bien que les tests immunologiques soient directement responsables de nombreuses découvertes scientifiques en biologie et en médecine et présentent des avantages de longue date dans le diagnostic clinique, ils ont leurs inconvénients.
Les tests immunologiques hétérogènes nécessitent la séparation physique des composants liés aux anticorps de ceux qui restent non liés. De telles méthodes sont robustes et fiables, mais elles impliquent des procédures complexes et longues pour obtenir des résultats, ce qui nécessite un personnel de laboratoire hautement qualifié.
D’un autre côté, les tests immunologiques homogènes ne nécessitent pas de séparation, puisque les anticorps liés sont conçus pour émettre un signal détectable par luminescence ou fluorescence. Bien que plus rapides et plus pratiques que les tests immunologiques hétérogènes, ces techniques impliquent des procédures complexes de génie génétique ou de modification des anticorps et sont également plus sensibles au bruit de fond.
Pour combler cette lacune, des chercheurs de l’Institut des sciences de Tokyo, au Japon, ont développé un nouveau type de test immunologique homogène personnalisable. L’équipe de recherche, dirigée par le professeur agrégé Tetsuya Kitaguchi, a proposé une approche offrant une stratégie pratique, polyvalente et très efficace pour détecter divers analytes cibles. Les conclusions de cette étude apparaître dans la revue Biocapteurs et bioélectronique.
Les principaux éléments de cette nouvelle plateforme d’immunoessais sont les sondes OpenGUS. Ces sondes sont des protéines artificielles constituées de deux domaines Z et d’un espaceur, conçus pour pincer et se lier fortement à une extrémité des anticorps, et d’un monomère β-glucuronidase (GUS).
Les anticorps sont ancrés entre les domaines Z et lorsqu’ils se lient à leurs antigènes cibles, les monomères GUS des sondes se rapprochent. Cela provoque la formation de tétramère GUS, une enzyme active capable de cliver les substrats glucuronides, qui constitue le principe sous-jacent de la détection. Lorsque des molécules de glucuronide spécialement conçues sont clivées, les produits résultants émettent un signal fluorescent détectable ou provoquent un changement visible de la couleur de la solution.
Une simple combinaison d’anticorps, de sondes OpenGUS et de substrats spécifiques peut détecter des concentrations nanomolaires ou même picomolaires d’analytes. Les chercheurs ont réussi cette prouesse en introduisant des mutations stratégiques dans les monomères GUS pour réduire l’activation spontanée, ainsi qu’en optimisant la composition du tampon de réaction utilisé.
« Grâce à notre procédure d’optimisation, les résultats des tests immunologiques peuvent être confirmés à l’aide d’un smartphone ou à l’œil nu dans des situations où un fluoromètre n’est pas disponible, comme à l’extérieur, à la maison ou dans des laboratoires moins équipés », remarque Kitaguchi.
Les chercheurs ont validé leur méthode en détectant trois analytes représentatifs : un allergène de pollen de cèdre japonais, un biomarqueur protéique humain des maladies cardiovasculaires et de la lactoferrine humaine, un biomarqueur de l’inflammation. Contrairement à d’autres techniques de dosage immunologique, de longues périodes de pré-incubation à basse température et une modification génétique complexe des anticorps n’étaient pas nécessaires. Ces avantages suggèrent que la stratégie proposée pourrait devenir le pilier tant pour la recherche que pour la pratique.
« Nous pensons que notre test immunologique OpenGUS personnalisable ouvrira la voie au développement rapide de plates-formes de test immunologique homogènes rapides et sensibles pour les diagnostics au point d’intervention, les tests à haut débit et les évaluations environnementales sur site », conclut Kitaguchi.
Plus d’informations :
Bo Zhu et al, Test immunologique OpenGUS personnalisable : Un système de détection homogène utilisant un commutateur β-glucuronidase et un anticorps sans marquage, Biocapteurs et bioélectronique (2024). DOI : 10.1016/j.bios.2024.116796
Fourni par l’Institut des sciences de Tokyo