Chip identifie l'infection bactérienne en quelques minutes, pas des jours

Les infections bactériennes tuent des dizaines de milliers de Nord-Américains chaque année. Le fait de pouvoir compter sur des jours pour savoir quelles bactéries sont à l’origine des infections et même plus longtemps pour savoir exactement quels médicaments seront efficaces peut permettre de réduire ces décès. Maintenant, selon une nouvelle étude, une puce qui identifie les bactéries en quelques minutes promet de réduire ces délais. Et non seulement la puce identifie l'agent pathogène spécifique, mais elle peut également indiquer à quels médicaments elle résiste, affirment les chercheurs de l'Université de Toronto (U of T) au Canada.
La co-auteure Shana Kelley, du département de pharmacie et de biochimie de l'Université de Toronto, et ses collègues écrivent sur leur travail dans un numéro en ligne du 12 juin de Communications Nature.
Kelley dit dans un communiqué que les bactéries résistantes aux médicaments font leur apparition tout le temps parce que les antibiotiques sont soit surutilisés, soit non utilisés de manière appropriée.
Mais ce n'est pas nécessairement dû à une mauvaise utilisation délibérée ou à une pratique négligée: Un facteur important peut être la durée nécessaire pour déterminer exactement ce qui se cache derrière l'infection et, tout aussi important, quels médicaments traiter avec elle..
Cela peut être une course contre la montre et, si le temps est compté, les médecins doivent prendre des décisions susceptibles de sauver des vies en fonction d’informations incomplètes.
Ce qui manque, c'est une "technologie qui offre rapidement aux médecins des informations détaillées sur la cause spécifique de l'infection", explique Kelley.
Il existe déjà des dispositifs électroniques permettant une lecture simple, basés sur des tests de diagnostic hautement sensibles et spécifiques utilisant de petits panneaux de biomarqueurs.
Mais ce qu’il faut, c’est un appareil qui puisse "interroger des échantillons pour plusieurs dizaines de biomarqueurs", écrivent les auteurs dans leurs informations de base.
L'un des obstacles à la mise au point d'un tel dispositif est la conception d'une plate-forme peu coûteuse pouvant accueillir de grands réseaux de capteurs à base d'électrodes.
Avec ce défi en tête, Kelley et ses collègues ont entrepris de développer et de tester un tel dispositif.
Ils savaient déjà que la voie à suivre consistait à utiliser des puces électroniques, comme celles utilisées pour les petits panneaux de biomarqueurs, mais qu’ils devaient changer la conception pour que les puces puissent répondre à ce qu’elles qualifient de «détection électrochimique hautement multiplexée». dépister plusieurs biomarqueurs en même temps.
Et ils ont trouvé un moyen d'y parvenir en utilisant des "circuits basés sur des solutions formés sur puce".
Ils ont conçu et testé une telle puce capable de détecter des bactéries à des concentrations trouvées chez des patients présentant une infection urinaire.
"La puce signalait avec précision le type de bactérie dans un échantillon, et indiquait si l'agent pathogène possédait une résistance aux médicaments", explique Brian Lam, un étudiant au doctorat en chimie à l'Université de Toronto.
Le concept de circuit basé sur la solution a permis à la puce d’utiliser les liquides dans lesquels les échantillons de patients sont immergés en tant que «commutateur», de sorte que l’équipe pouvait examiner chaque biomarqueur séparément, explique Ted Sargent, co-auteur du département de Génie électrique et informatique à l'Université de Toronto
"Les circuits basés sur des solutions commutent les canaux de lecture de signaux porteurs d’informations et éliminent toute diaphonie mesurable provenant de microcapteurs adjacents, spécifiques aux biomolécules", notent les auteurs.
"Nous montrons également que les molécules de signature peuvent être lues avec précision 2 minutes après l'introduction de l'échantillon", ajoutent-ils.
Ihor Boszko, directeur d'une entreprise basée à Toronto qui développe des outils de diagnostic in vitro, a déclaré que le nouveau concept de l'équipe pourrait avoir des implications pratiques significatives.
Il permettra un dépistage rapide de plusieurs virus ou bactéries produisant des symptômes similaires et:
"Cela permet également une fabrication simple et rentable de détecteurs électrochimiques hautement multiplexés, ce qui aura certainement un impact significatif sur la disponibilité d'outils de diagnostic efficaces", explique M. Boszko.
L'étude est un bon exemple du type d'innovations qui peuvent se produire lorsque des experts de différents domaines travaillent ensemble: dans ce cas, les informaticiens, les biologistes, les chimistes, les pharmaciens, etc.
Dans un autre exemple remarquable de travail en équipe interdisciplinaire, une étude publiée début 2013 dans British Journal of Cancer décrit comment des chercheurs sur le cancer et des astronomes se sont mis d'accord et ont adapté des techniques informatisées d'observation des étoiles mises au point pour détecter des galaxies éloignées afin d'identifier des biomarqueurs dans les tumeurs afin de déterminer leur agressivité.
Écrit par Catharine Paddock PhD

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