Des chercheurs aux États-Unis et en Chine ont développé une nouvelle technique pour diagnostiquer rapidement et avec précision les maladies oculaires, en détectant des signatures biomoléculaires dans les larmes des patients. Développé par une équipe dirigée par Luke Lee à la Harvard Medical School et Fei Liu à l'Université médicale de Wenzhou, le système iTEARS utilise des membranes nanoporeuses oscillantes pour isoler les biomolécules enfermées des impuretés, ce qui les rend beaucoup plus faciles à étudier et à classer.
Un défi majeur auquel sont confrontées les études cliniques actuelles est la nécessité de diagnostiquer les maladies de manière non invasive. Des informations précieuses sur un large éventail de processus biologiques peuvent être trouvées dans les exosomes : des structures libérées par presque tous les types de cellules vivantes, dans lesquelles des biomolécules complexes, notamment des protéines, des lipides et des acides nucléiques, sont enfermées dans une enveloppe de membrane cellulaire. En étudiant ces exosomes, les cliniciens peuvent identifier les processus biologiques associés à des maladies spécifiques, sans avoir besoin de méthodes plus intrusives.
Une source particulièrement utile d'exosomes sont les larmes des patients - qui partagent des composants biomoléculaires clés avec leur sang et sont également beaucoup plus facilement accessibles que d'autres fluides dans l'œil. Cependant, les techniques existantes pour diagnostiquer les patients de cette manière ont jusqu'à présent été limitées par de longs temps de traitement, de petits volumes d'échantillons et de faibles taux de récupération des exosomes.
Dans leur étude, publiée dans ACS Nano, les chercheurs introduisent une nouvelle approche de l'analyse des larmes, appelée "analyse intégrée des exosomes lacrymaux via un système d'isolement rapide" (iTEARS). Leur méthode consiste d'abord à collecter les larmes sur une bandelette de test non invasive, qui est immergée dans une solution saline. Le fluide passe ensuite entre une paire de membranes nanoporeuses étroitement espacées, en oxyde d'aluminium anodique.
Les deux membranes sont amenées à osciller par la différence de pression variable entre le fluide à l'intérieur et l'espace à l'extérieur. Lors de ces oscillations, de petits fragments de biomolécules pourraient traverser les barrières, tout en laissant les exosomes piégés à l'intérieur. Par la suite, l'équipe a pu retirer la cargaison des exosomes de leurs enveloppes de membrane cellulaire, prête pour l'analyse.
À l'aide d'iTEARS, les chercheurs ont analysé les larmes de participants humains - certains en bonne santé et d'autres souffrant d'une variété de maladies liées aux yeux. Pour chaque patient, la technique leur a permis d'isoler des rendements élevés d'exosomes purs à partir de quelques larmes (environ 10 µl) en seulement 5 minutes. Au total, ils ont identifié plus de 900 types de protéines dans les échantillons.
Les lentilles de contact surveillent le glucose dans les larmes
Parmi ceux-ci, 426 ont été trouvés dans des exosomes associés à la sécheresse oculaire : une affection courante dans laquelle les larmes fournissent une lubrification insuffisante de l'œil. En identifiant trois protéines spécifiques dans les larmes d'un patient, les chercheurs ont également pu distinguer deux sous-types de sécheresse oculaire, qui nécessitent chacun des traitements différents.
De plus, les chercheurs ont découvert qu'un excès de quatre types de molécules d'ARN indiquait une rétinopathie diabétique, une complication du diabète qui endommage la rétine. Sur la base de ce succès précoce, ils espèrent qu'iTEARS pourra fournir un diagnostic rapide, précis et non invasif pour un large éventail d'affections oculaires et d'autres maladies.
