La science des séparations oriente la recherche sur les maladies à l'université d'État du Colorado
En matière de maladies infectieuses, la tuberculose (TB) est clairement l'une des pires. Facilement transmissible par voie aérienne par les personnes atteintes d'une infection active, c'est un fléau qui décime les pays en développement.
L'Organisation mondiale de la santé (OMS) estime qu'en 2014, 9,6 millions de personnes sont tombées malades et 1,5 million sont décédées, 95 % des cas et des décès survenant dans les pays en développement.
Toutes les personnes infectées ne présentent pas de symptômes de la maladie, mais pour celles qui ont une infection active, un patient sur deux mourra sans traitement approprié. Pour les patients infectés par le VIH, la tuberculose est presque toujours une condamnation à mort si elle n'est pas traitée. La tuberculose est curable et évitable, bien qu'elle soit particulièrement difficile à diagnostiquer chez les enfants. La prévention repose sur la détection et le traitement précoces et sur les programmes de dépistage.
Dans le cadre de projets financés par la Fondation Bill et Melinda Gates et le NIAID, des chercheurs de l'université d'État du Colorado, en collaboration avec des équipes de l'université de Notre-Dame et de l'université de Californie à San Francisco, mettent au point des méthodes utilisant la chromatographie liquide (CL) et la spectrométrie de masse (SM) pour identifier des biomarqueurs pathogènes qui pourraient un jour s'avérer utiles pour diagnostiquer et traiter la maladie.
Les chercheuses principales, les docteures Karen Dobos et Nicole Kruh-Garcia, ainsi que la directrice de l'installation de protéomique et de métabolomique de l'université, la docteure Jessica Prenni et son équipe, ont mis au point une méthode LC-MS sensible et précise pour détecter un panel de neuf biomarqueurs peptidiques bactériens à partir des exosomes du sérum de l'hôte qui sont corrélés à l'infection.
La méthode pourrait un jour permettre d'identifier des biomarqueurs à partir desquels des tests ultérieurs pourraient être mis au point afin d'identifier les personnes atteintes de la maladie ou celles qui risquent le plus de la développer et de leur faire suivre un traitement - une étape importante dans la lutte contre la transmission et la propagation de la maladie.
La méthode LC-MS actuelle cible des peptides de substitution dérivés des protéines de Mycobacterium tuberculosis (Mtb) à l'étude. Pour cette méthode, la sensibilité est primordiale, notamment parce que les peptides bactériens cibles doivent être détectés dans le sérum humain. La robustesse et le débit sont également essentiels en raison de la complexité et du grand nombre d'échantillons de recherche clinique à analyser.
Pour obtenir la sensibilité, la robustesse et le débit analytiques requis, l'équipe du Dr Prenni au CSU emploie un nouveau dispositif de séparation à micro-échelle - le système ionKey/MS™de Waters, lauréat d'un prix R&D 100 en 2015. Le dispositif de séparation iKey™ est une cartouche autonome de la taille approximative d'un smartphone qui s'intègre au système ACQUITY UPLC® M-Class et au spectromètre de masse Xevo® TQ-S.
La séparation chromatographique des peptides de l'échantillon s'effectue sur des particules de 1,7 micron emballées dans un canal de 150 microns (d.i.) gravé dans un substrat monolithique en céramique. Lorsque les peptides séparés sont élués de la clé électronique, ils sont introduits dans la source d'électrospray du spectromètre de masse. Une séparation à cette échelle et à un débit de microlitres/minute produit efficacement un panache de gouttelettes chargées très fines que le spectromètre de masse capture.
L'efficacité de l'échantillonnage, l'efficacité de l'ionisation et les performances chromatographiques permises par le système ionKey/MS sont égales, et pour certains peptides, meilleures que celles du nanoélectrospray traditionnel. L'équipe du Dr Prenni a effectué des milliers de séparations sur une seule iKey sans constater de dégradation des performances.
La méthode mise au point par l'équipe du CSU est actuellement testée sur une cohorte de 600 patients tuberculeux et témoins. L'objectif final est qu'un jour les données générées par cette recherche puissent être traduites en une nouvelle génération de tests de dépistage de la tuberculose au point de service, accessibles même dans les environnements pauvres en ressources.
La science et les programmes de dépistage rigoureux des soins de santé ont débarrassé le monde de la variole et bientôt, peut-être, de la polio. La tuberculose sera-t-elle la prochaine sur la liste ?
Pour plus d'informations :
Écoutez les docteurs Jessica Prenni et Karen Dobos décrire leur travail, enregistré pendant la Pittcon 2016 sur la station NPR d'Atlanta, WABE (son segment commence à 26:15).
Cet article a été publié pour la première fois dans Pittcon Today, le 3/10/2016.
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