Le rôle des aptamères dans la visualisation et l'analyse des biomarqueurs

Les aptamères sont des molécules d'acide nucléique, soit de l'ADN (acide désoxyribonucléique), soit de l'ARN (acide ribonucléique), qui sont utilisées en médecine, en recherche biomédicale et en biochimie et chimie analytiques. Ils se distinguent par leur capacité à se lier sélectivement et fortement à des cibles spécifiques, qu'il s'agisse de protéines, de petits composés chimiques ou même de cellules.

La conception des aptamères commence dans le laboratoire de Novaptech, où les chercheurs utilisent un processus appelé SELEX (Systematic Evolution of Ligands by EXponential enrichment) pour isoler les aptamères ayant une affinité particulièrement élevée pour la cible souhaitée. Il s'agit d'un processus complexe en plusieurs étapes :

1. Sélection in vitro : le processus de sélection commence par une bibliothèque aléatoire d'oligonucléotides (fragments d'ADN ou d'ARN) contenant des milliards de séquences différentes. Ces séquences sont exposées à la cible que l'on souhaite détecter ou cibler. Les aptamères qui se lient à la cible sont alors récupérés.

2. Amplification : les séquences qui se sont liées à la cible sont amplifiées par PCR (réaction de polymérisation en chaîne) pour produire une plus grande quantité de candidats.

3. Répétition du processus : ce cycle de sélection/amplification est répété plusieurs fois pour améliorer l'affinité et la spécificité des candidats vis-à-vis de la cible.

4. Validation : les candidats finaux obtenus sont ensuite testés pour confirmer leur capacité à se lier spécifiquement à la cible. Les oligonucléotides qui répondent aux critères de spécificité et d'affinité sont des aptamères.

Ce processus de sélection in vitro permet aux chercheurs de Novaptech de générer des aptamères sur mesure pour pratiquement n'importe quelle cible. Une fois obtenus, les aptamères peuvent être utilisés de diverses manières, notamment pour la détection de la cible dans divers échantillons, l'inhibition de l'activité de protéines spécifiques ou même l'administration ciblée de médicaments.

Visualisation de biomarqueurs connus à l'aide d'aptamères

Production d'aptamères marqués : des aptamères sélectionnés sont marqués avec des molécules fluorescentes, des enzymes ou des nanoparticules pour faciliter leur détection ultérieure. Interaction avec la cible : lorsqu'ils sont exposés à un échantillon biologique contenant la cible souhaitée, les aptamères se lient spécifiquement à cette cible. Détection et quantification : les aptamères liés à la cible sont ensuite détectés et quantifiés. Cela peut se faire à l'aide de diverses méthodes, telles que la colorimétrie, la fluorescence, l'électrochimie ou la PCR, en fonction de la manière dont les aptamères ont été marqués. Les aptamères oligonucléotidiques, sélectionnés pour leur grande affinité de liaison avec des cibles spécifiques, révolutionnent le domaine de la détection biomoléculaire grâce à leur flexibilité, leur spécificité et leur facilité de modification. Ils offrent une alternative validée aux anticorps dans une variété d'applications analytiques, notamment dans le développement de biocapteurs. La spécificité des aptamères découle de leur capacité à se replier en structures tridimensionnelles permettant une liaison forte et spécifique à leur cible, qu'il s'agisse de petites molécules, de protéines ou même de cellules entières. Cette spécificité est essentielle pour la détection et les applications analytiques, où la distinction entre des molécules similaires permet un diagnostic précis. La polyvalence des aptamères est également un atout majeur. Grâce à des modifications chimiques, il est possible d'améliorer leur stabilité dans des conditions physiologiques, d'augmenter leur demi-vie in vivo ou de les doter de groupes fonctionnels facilitant leur immobilisation sur des surfaces de capteurs ou leur marquage avec des sondes fluorescentes ou électrochimiques. Le développement de biocapteurs à base d'aptamères bénéficie directement de ces caractéristiques. Les aptamères peuvent être intégrés dans des systèmes de détection qui traduisent la reconnaissance moléculaire en un signal électrique ou optique mesurable. Cette transduction du signal permet une quantification précise de la cible dans des échantillons complexes, ouvrant la voie à des diagnostics rapides, sensibles et peu coûteux pour un large éventail d'applications, de la surveillance de l'environnement au diagnostic précoce des maladies. L'avenir des aptamères dans les biocapteurs est très prometteur et, grâce à son processus de recherche et de développement, Novaptech vise à améliorer encore la sensibilité et la spécificité des systèmes de détection. L'ingénierie des aptamères pour des applications ciblées pourrait révolutionner le diagnostic et le traitement des maladies, ainsi que la détection des analytes, affirmant ainsi leur rôle indispensable dans le domaine biomédical

Avantages des aptamères par rapport aux autres outils de détection

Les aptamères offrent plusieurs avantages significatifs par rapport aux autres outils de visualisation et d'analyse des biomarqueurs : Haute sélectivité : les aptamères sont conçus pour se lier de manière extrêmement spécifique à leur cible, minimisant ainsi les faux positifs et les interférences. Facilité de production : les aptamères peuvent être produits en grandes quantités, de manière économique, relativement simple et reproductible. Stabilité : contrairement aux protéines, les aptamères sont thermiquement stables, ce qui les rend idéaux pour une utilisation dans une variété d'environnements. Polyvalence : les aptamères peuvent être utilisés pour détecter une large gamme de biomarqueurs, des protéines aux petites molécules en passant par les cellules.

Exemples de visualisation réussie de biomarqueurs à l'aide d'aptamères

Détection de protéines cancéreuses : des aptamères ont été mis au point pour détecter des protéines spécifiques associées au cancer, comme le facteur de croissance épidermique (EGF) 50 dans le cancer du sein. Ces aptamères permettent une détection précoce de la maladie. Surveillance des maladies infectieuses : les aptamères ont été utilisés pour détecter des agents pathogènes tels que le VIH, le virus de la dengue et le SARS-CoV-2 (responsable du COVID19), ce qui permet un diagnostic rapide et précis, notamment grâce à l'utilisation de kits et de dispositifs de test rapide. Détection des biomarqueurs cardiaques : des aptamères ont été mis au point pour détecter les biomarqueurs cardiaques tels que la troponine, qui est essentielle pour diagnostiquer les problèmes cardiaques. Les aptamères représentent une avancée significative dans la détection et l'analyse des biomarqueurs en médecine. Leur grande spécificité, leur polyvalence et leur facilité de production en font des outils puissants pour la détection précoce des maladies, les traitements personnalisés et la recherche biomédicale. Grâce à leur capacité et à l'expertise de Novaptech, les aptamères représentent une avancée majeure dans la visualisation et l'analyse des biomarqueurs en médecine.