chercheurs en Médecine de Stanford Ils ont montré qu’ils pouvaient mesurer des milliers de molécules – dont certaines sont des signaux de santé – à partir d’une seule goutte de sang.
La nouvelle approche combine un microéchantillonneur – un instrument utilisé pour l’auto-administration d’une piqûre au doigt – avec un… technologies multi-omiquesqui analysent simultanément une large gamme de protéines, de lipides, de sous-produits métaboliques et de marqueurs inflammatoires.
“Plus important encore, nous avons montré que vous pouvez prélever une goutte de sang à la maison et l’envoyer à un laboratoire.” Michel SnyderPhD, directeur du Centre de génomique et de médecine personnalisée et auteur principal Recherchequi a été publié dans La nature du génie biomédical Le 19 janvier.
Contrairement au test de piqûre au doigt pour le diabète, qui mesure un type de molécule (glucose), le micro-échantillonnage multibande fournit des données sur des milliers de molécules différentes à la fois.
La recherche semble similaire à l’approche bien connue vantée dans le passé pour tester une seule goutte de sang, mais il existe des différences importantes : alors que l’approche précédente reposait sur la réplication des tests de diagnostic existants, le micro-échantillonnage multisegment utilise un type différent d’analyse des données basé sur une technique appelée spectrométrie de masse, qui classe les particules en fonction de leur masse et de leur charge électronique. De plus, l’analyse des données est effectuée dans un laboratoire plutôt que dans une boîte portable.
Moins de sang, plus d’idées
Plutôt que de se concentrer sur une seule protéine, métabolite ou marqueur inflammatoire, le domaine en plein essor de la recherche « omique » adopte une approche plus large de la biologie des systèmes : analyse du spectre complet des protéines (protéines), des lipides (lipides) ou des produits du métabolisme ( métabolisme). Bien que les développements récents aient rendu cette analyse de données plus robuste et efficace, son utilité dans le monde réel pour la recherche multitomique a été limitée par les difficultés de collecte d’échantillons, entre autres défis. Pour mesurer la réaction d’une personne à un aliment ou à un médicament, de nombreux échantillons peuvent être nécessaires en peu de temps; Actuellement, le prélèvement nécessite de se rendre dans une clinique pour prélever du sang par voie intraveineuse de 10 à 50 millilitres.
“Pour l’étude, nous avons demandé aux participants de prélever des échantillons de sang cinq fois en seulement quatre heures”, a déclaré Snyder, W. Asherman, professeur de génétique à Stanford. “Traditionnellement, cela signifiait insérer un cathéter et prélever beaucoup de sang à chaque fois. Au cinquième tirage, les participants auront moins de fer et moins de globules rouges.”
Les chercheurs voulaient voir s’ils pouvaient réduire de manière significative le volume de sang utilisé dans une analyse multinucléaire, tout en identifiant des milliers de molécules. Après avoir testé une variété de micro-échantillonneurs, ils ont choisi un appareil appelé Mitra, un dispositif portable de piqûre au doigt qui aspire 10 μl de sang dans une matrice gélatineuse. Ensuite, ils ont testé plusieurs techniques d’extraction pour séparer les protéines, les lipides et les métabolites. Un deuxième petit échantillon séparé a été utilisé pour mesurer les marqueurs d’inflammation.
“C’était totalement inattendu que nous puissions faire ce genre d’analyse sur un si petit échantillon”, a-t-il déclaré. Ryan Kellogg, PhD, chercheur postdoctoral en génétique et l’un des quatre co-auteurs de l’article. Les trois autres auteurs sont des chercheurs postdoctoraux à l’Université de Stanford Xiaotao ChenDoctorat Daniel Panyarddoctorat et Naseem Barbourdoctorat
Dans une étude pilote sur des sujets de test, les chercheurs ont pu mesurer les niveaux de 128 protéines, 1 461 métabolites et 776 graisses de chaque échantillon de microbiome. Ensuite, ils ont surveillé les échantillons pour s’assurer de leur stabilité lorsqu’ils sont stockés à différentes températures.
“En général, très peu de protéines étaient instables, quelle que soit la température”, a déclaré Snyder. Certaines des graisses et des métabolites se dégradent pendant le stockage à certaines températures, a-t-il dit, mais la majorité était stable.
Lorsque les chercheurs ont comparé les résultats de multiples omiques obtenus par micro-échantillonnage avec ceux de prélèvements sanguins conventionnels, ils ont constaté que les résultats des deux types d’agrégation étaient similaires pour la grande majorité des particules. Convaincus que leurs échantillons de micro-momies étaient fiables, les scientifiques ont ensuite testé des applications pour cette nouvelle technique.
Suivre les réponses métaboliques individuelles aux aliments
Les chercheurs ont mené une étude qui a surveillé l’effet moléculaire d’un shake nutritionnel, en analysant les données de 28 participants quatre heures après avoir consommé une quantité définie de glucides, de lipides, de protéines et de micronutriments à partir d’un shake substitut de repas.
“Ce que nous avons découvert, c’est que les gens ont réagi très différemment à cette combinaison”, a déclaré Snyder.
Différentes personnes peuvent avoir des réponses métaboliques très différentes au même aliment, mais les tests sanguins standard ne fournissent pas suffisamment de données pour comprendre pourquoi.
Près de 50% des composés du shake ont finalement pu être détectés dans le sang des participants, et les chercheurs ont pu diviser les participants en deux groupes principaux en fonction de la rapidité avec laquelle les molécules de leur sang changeaient, un groupe répondant plus rapidement à la secousse que l’autre. Les participants connus pour avoir une résistance à l’insuline étaient plus susceptibles d’appartenir au groupe des “répondeurs rapides”.
Certains participants ont également eu une réaction inflammatoire, les molécules impliquées dans la réponse immunitaire culminant environ 30 minutes après avoir consommé le shake.
“Le but ultime de ces profils détaillés est de donner des informations aux gens”, a déclaré Snyder. “Si vous savez que vous avez une réponse immunitaire à un certain aliment, vous pouvez être très motivé pour modifier votre alimentation.”
Surveillance 24h/24 et 7j/7 à l’aide de capteurs portables
Dans la deuxième expérience, les chercheurs ont poussé la surveillance moléculaire un peu plus loin, en prélevant le sang de Snyder toutes les une à deux heures pendant qu’il était éveillé pendant une semaine.
“Après 98 échantillons, je dois admettre que mes doigts étaient assez douloureux.” Il portait également quatre montres intelligentes différentes et un moniteur de glycémie en continu pour suivre sa fréquence cardiaque, son niveau d’activité, son sommeil et sa consommation de nourriture.