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BioSIMS : une technologie hypersensible pour la recherche et la validation de protéines biomarqueurs

« BioSIMS Technologies a pour origine un savoir-faire particulier développé depuis 1992 à l’université de Rouen grâce à l’utilisation de la technologie SIMS en biologie (Secondary Ions Mass Spectrometry – spectrométrie de masse d’ions secondaires) (1), explique Christine Heuclin, présidente et fondatrice de la jeune CRO, BioSIMS. Il s’agissait d’exploiter, dans le domaine de l’analyse biomoléculaire, l’extrème sensibilité de détection de cette technologie dotée d’une capacité de quantification allant jusqu’à quelques « zeptomoles » (10-21 moles !) sur une surface de quelques micromètres de diamètre.


Avec cette technologie, la jeune CRO, qui a fêté récemment sa première année d’existence, a choisi de se positionner sur le créneau des biopuces à protéines pour l’identification et de la validation de biomarqueurs. « Notre savoir-faire nous permet de proposer à la fois des prestations de routine sur des biopuces à fluorescence commerciales et à façon, et des prestations de pointe sur le système SIMS. Aussi nous avons développé une nouvelle technologie couplant biopuces à protéines et SIMS, le Digiplex®, pour la validation de biomarqueurs dans les domaines de la recherche translationnelle, de la R&D thérapeutique et du diagnostic compagnon », ajoute Christine Heuclin.

Une technologie versatile et multiplexe

La technologie Digiplex® est basée sur des interactions protéine-protéine. Tous les extraits à tester sont immobilisés sous forme de micro-dépôts sur une puce en silicium, puis mis en contact avec une sonde spécifique, en général un anticorps. Si la protéine cible est présente dans l’échantillon biologique analysé, la réaction spécifique induite par la reconnaissance entre la sonde et sa cible va générer un signal quantifié par la technologie SIMS.
« Cette détection « digitale » par SIMS permet de quantifier la reconnaissance de la protéine cible par sa sonde sans avoir recours à la fluorescence et sans avoir besoin d’amplifier le signal généré, conduisant à une excellente reproductibilité, explique Christine Heuclin (photo). En fonction des besoins de l’étude, nous pouvons greffer n’importe quel peptide ou protéine (y compris anticorps) sur nos puces en silicium ».

Un niveau de sensibilité équivalent au picogramme par millilitre

Les tests réalisés avec les biopuces à protéines développées par BioSIMS peuvent permettre de quantifier des dizaines voire des centaines de protéines en une seule étape, avec un niveau de sensibilité élevé. Il est ainsi possible de détecter des quantités inférieures à un picogramme par millilitre (10-12 g/ml), autorisant ainsi la quantification des marqueurs les moins abondants comme par exemple les cytokines. Le faible volume mis en œuvre permet de rechercher ces protéines dans des échantillons rares ou dans des échantillons de volume réduit, tels que des prélèvements de liquide céphalo-rachidien. Outre cette sensibilité très élevée, la mise en œuvre par BioSIMS de bioopuces « à lysats » se différencie des classiques biopuces à anticorps par leur débit. « Il est possible de greffer des centaines d’échantillons (lysats cellulaires, biofluides ou protéines extraites de tissus) sur une de nos biopuces et d’y rechercher une protéine d’intérêt en une journée, ce qui permet par exemple de tester l’intégralité d’une collection issue d’une biobanque, précise la présidente de la société. Avec une seule puce, on réalise l’équivalent de 2 000 Western Blot ».

Des services pour la R&D thérapeutique

La communication et la signalisation cellulaires reposant sur l’expression et l’activation de protéines, la technologie Digiplex® autorise une analyse fine des voies de signalisation dans les cellules et les tissus. Alors que ces changements sont déterminants pour comprendre les mécanismes d’une pathologie comme pour accéder à une connaissance fine du mode d’action des candidats médicaments, cette technologie peut s’appliquer à la validation de cibles thérapeutiques pertinentes et à l’évaluation de l’efficacité et du ratio bénéfice/risque de candidats médicaments.
« Nous sommes entrés en phase de développement applicatif avec la technologie Digliplex®, indique Christine Heuclin. Notre application phare concerne l’identification précoce, dès les phases de Drug Discovery, de marqueurs d’efficacité et/ou de marqueurs de risque, à partir de l’analyse des voies de signalisation activées dans des modèles cellulaires puis animaux. Nous profitons du débit de notre technologie pour tester de nombreux paramètres à la fois (candidats médicaments, concentration, effet temps, …). L’objectif majeur est de tester les candidats médicaments sur ces modèles afin de réduire les taux d’échec lors du développement pharmaceutique. Dans le domaine des anticorps thérapeutiques par exemple, cette technologie peut s’avérer particulièrement intéressante pour prédire les effets de combinaisons thérapeutiques» (1). La technologie SIMS (Secondary Ions Mass Spectrometry – spectrométrie de masse à ionisation secondaire) est une technologie d’imagerie par émission d’ions secondaires développée à l’origine dans le domaine des semi-conducteurs pour vérifier l’intégrité de surfaces de silicium. Ce procédé d’analyse de la surface et d’analyse de volume permet de visualiser un échantillon en 2D et en 3D. Il repose sur le bombardement de la surface de l’échantillon à analyser avec un faisceau d’ions. Les interactions entre ces ions fortement accélérés et la matière vont provoquer une cascade de collisions générant l’émission d’ions secondaires qui sont récoltés dans un spectromètre de masse.

Pour en savoir plus : http://www.biosims.fr


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