Dépister et diagnostiquer les cancers à un stade précoce améliore sensiblement l’efficacité des traitements et le taux de survie des malades. Des scientifiques de l'Université de Fribourg ont développé des nanocapteurs bioinspirés permettant une détection rapide et précise de biomarqueurs de la maladie. Ces nanocapteurs pourraient ouvrir la voie à une nouvelle génération de tests sanguins pour la détection précoce et le suivi du cancer.

Lorsqu'ils sont détectés à un stade précoce, de nombreux cancers peuvent aujourd'hui être traités avec succès. Des obstacles biologiques et techniques rendent toutefois difficile ce diagnostic précoce. Une approche émergente consiste à mesurer les acides nucléiques dérivés de tumeurs, l'ADN et les petites molécules d'ARN en tant que biomarqueurs du cancer. Cependant, cette technique est complexe, coûteuse et nécessite des équipements et des laboratoires spécialisés.

Des biocapteurs inspirés de la nature pour la détection de biomarqueurs tumoraux
Dans le cadre du Pôle de recherche national Matériaux Bio-Inspirés (NCCR) coordonné par l’Université de Fribourg, les équipes du professeur Curzio Rüegg (médecine) et du professeur Guillermo Acuna (physique) collaborent pour créer des nanocapteurs ADN pour la détection spécifique et sensible de biomarqueurs dérivés des tumeurs. Pour cela ils utilisent une technique de plissage de l’ADN appelée origami, inspirée de l'art japonais du pliage de papier.

Dans un premier projet, Ivana Domljanovic, doctorante, a conçu un biocapteur à ADN origami qui produit un intense signal fluorescent lors de la liaison de petits ARN (miARN) spécifiques pour le cancer du sein. La détection simultanée de deux miARN peut être réalisée en 10 minutes avec une limite de détection très basse. Cette étude a été récemment publiée dans la prestigieuse revue Nanoscale.

Dans un deuxième projet, le Dr Samet Kocabey, assistant senior et boursier Marie Curie-Sklodowska, a développé un biocapteur à ADN origami construit avec un système de codes-barres pour détecter spécifiquement jusqu'à quatre miARN différents. La détection se base sur la reconnaissance de leur position dans les codes-barres en utilisant une technique de microscopie à super-résolution. La détection du signal est effectuée par microscopie à super-résolution (DNA-PAINT) avec une sensibilité extrêmement élevée. Cette étude a été récemment publiée dans la revue Biosensors and Bioelectronics.

Vers une nouvelle génération de biocapteurs
Ces résultats ont des implications importantes pour les développements futurs. Tout d'abord, ils représentent une base pour le développement de capteurs plus sophistiqués permettant la détection simultanée de dizaines voire de centaines d'acides nucléiques différents ou la détection de molécules d'ADN mutées ou des ARN messager (ARNm). Ensuite, ils ouvrent la voie au développement de tests rapides, sûrs, simples et peu coûteux pour la détection et le suivi du cancer en clinique. L'objectif à long terme de ces projets est d'améliorer le diagnostic du cancer et le suivi des patient·e·s.