Test rapide et rapide de la «bande de papier» pour détecter la maladie à virus Ebola, d'autres infections, et se rapprocher

Les chercheurs travaillant dans le domaine de la biologie synthétique associent la science, l'ingénierie et l'informatique pour comprendre et copier les rouages ??de la vie biologique de manière novatrice. Deux études publiées dans Cellule montrer comment des progrès dans ce domaine pourraient un jour conduire à des diagnostics fiables et peu coûteux pour des maladies comme Ebola - des tests qui pourraient être effectués rapidement sur le terrain en utilisant uniquement des gouttes de sang ou de salive sur des bandes de papier contenant des circuits de biologie synthétique.
Deux nouvelles études démontrent que les progrès de l'ingénierie et de l'informatique pourraient éventuellement conduire à des diagnostics peu coûteux pouvant être réalisés rapidement sur le terrain pour des maladies telles que le virus Ebola.

Dans la première étude, les scientifiques du Wyss Institute for Biological Inspired Engineering de l'université de Harvard, à Boston, décrivent comment ils ont apporté la capacité de tester en laboratoire des bouts de papier en les intégrant à des réseaux de gènes synthétiques. Ils expliquent également comment ils ont créé divers diagnostics, «notamment des capteurs de glucose et des capteurs de virus Ebola spécifiques à la souche».

Jusqu'à récemment, les progrès de la biologie synthétique ont été entravés par le fait que les scientifiques n'ont pu développer que des mécanismes synthétiques au sein de cellules vivantes.

Cependant, l’étude décrit comment l’équipe de Wyss a fait un pas de géant en créant un système permettant de concevoir des versions synthétiques de mécanismes biologiques en dehors des cellules.

Les outils de biologie synthétique à base de papier peuvent être lyophilisés et stockés

Dr. Keith Pardee, auteur principal du premier journal et scientifique de Wyss, explique:

«Nous avons exploité la machinerie génétique des cellules et les avons intégrées dans la matrice de papier, qui peut ensuite être lyophilisée pour être stockée et transportée. Nous pouvons désormais sortir la biologie synthétique du laboratoire et l'utiliser partout pour mieux comprendre notre santé. et l'environnement. "

Le Dr Pardee et ses collègues ont mis au point une gamme de diagnostics sur papier et de biocapteurs. Celles-ci incorporent des protéines qui émettent une fluorescence et changent de couleur pour montrer qu'elles fonctionnent.

Une fois lyophilisés, les outils à base de papier peuvent être stockés jusqu'à un an; ils sont activés en ajoutant de l'eau.

Les outils peuvent également être utilisés en laboratoire pour gagner du temps et réduire les coûts par rapport aux méthodes conventionnelles utilisant des cellules et des tissus vivants.

"Lorsque la validation d'un outil à l'intérieur d'une cellule vivante prend normalement 2 ou 3 jours, cela peut se faire en utilisant une plate-forme sur papier biologie synthétique en seulement 90 minutes", explique le Dr Pardee.

Dans leur étude, ses collègues et lui décrivent comment ils ont testé une gamme d'outils de biologie synthétique sur papier. Ils ont activé les commutateurs génétiques, ont rapidement conçu et produit des circuits géniques complexes et ont programmé des diagnostics permettant de détecter les bactéries résistantes aux antibiotiques et le virus Ebola spécifique à la souche.

«Interrupteur de retenue» utilisé pour créer un capteur Ebola

L’équipe Wyss a créé le capteur Ebola à l’aide d’un «switch toehold», un nouveau système de contrôle de l’expression des gènes très flexible et hautement programmable. C'est le sujet de la deuxième étude.

L'interrupteur a été conçu pour fonctionner à l'intérieur des cellules vivantes, mais l'équipe a réussi à transférer sa fonction à la méthode du papier lyophilisé.

Le commutateur de prise de pied peut être programmé pour activer la production d'une protéine spécifique après avoir détecté avec précision une signature d'ARN de pratiquement n'importe quel type. Les signatures d'ARN sont des séquences de code génétique pouvant être utilisées pour identifier un large éventail d'agents infectieux, notamment des bactéries, des virus, des levures et des parasites.

L’équipe dit qu’il est également possible de relier plusieurs commutateurs de toehold, créant un circuit complexe qui peut être programmé pour effectuer une série d’étapes, telles que la détection d’un agent pathogène et la délivrance d’un traitement approprié.

La vidéo ci-dessous explique comment fonctionne le commutateur

Peng Yin, professeur agrégé au Département de biologie des systèmes de la faculté de médecine de Harvard et membre du corps professoral de Wyss, est l’auteur principal du deuxième article. Il explique que la biologie synthétique conventionnelle ne prend que les parties biologiques existantes et les recâble pour atteindre un nouvel objectif. Mais cela complique la précision et la fonctionnalité.

D'un autre côté, bien que l'interrupteur à la base soit inspiré par la nature, il est entièrement repensé à partir de rien, ajoute-t-il, notant que l'étude décrit comment ils ont produit un dispositif "synthétique" de 40 fois meilleure capacité à contrôler l'expression des gènes que les régulateurs conventionnels. "

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