Ce labo-puce qui reproduit la membrane cellulaire pourrait donner un coup d’accélérateur au dépistage de candidats pour COVID-19. Développé par une équipe de bioingénieurs de l’Université de Cambridge, cette membrane sur puce, constituée à partir de cellules humaines permet une surveillance continue de la façon dont les médicaments et les agents infectieux interagissent avec nos cellules. Le dispositif présenté dans la revue très spécialisée ACS Langmuir qui permet précisément de surveiller l'activité des canaux ioniques, une classe de protéines dans les cellules humaines qui sont la cible de plus de 60% des produits pharmaceutiques approuvés.
Les chercheurs de l'Université de Cambridge, avec des collègues de l'Université Cornell et de l'Université de Stanford, expliquent que leur labo-puce pourrait mimer le comportement de n'importe quel type de cellule – bactérienne, humaine ou même végétale. Mais ici, ils concentrent leurs recherches sur le processus par lequel le coronavirus SARS-CoV-2 associé à l’épidémie COVID-19, attaque les membranes des cellules humaines et sur la manière dont ce process pourrait être bloqué.
Un labo-puce qui reproduit les fonctionnalités de la membrane cellulaire
Tous les aspects critiques de la membrane cellulaire : le dispositif bien que concentré sur une puce tout respecte l'orientation et la fonctionnalité de la membrane cellulaire. Il permet de surveiller l'activité les canaux ioniques, des protéines cibles pour de plus de 60% des médicaments disponibles. On sait que les membranes cellulaires jouent un rôle central dans la signalisation biologique, du soulagement de la douleur à l'infection par un virus, agissant comme une porte entre la cellule et son environnement extérieur. L'équipe a donc décidé de créer un capteur qui préserve tous les aspects critiques de la membrane cellulaire : sa structure, sa fluidité, son mode de contrôle du mouvement des ions. Pour générer la membrane sur puce, l'équipe a optimisé un processus de production de membranes à partir de cellules vivantes, puis les a câblées sur des électrodes polymères de manière à en préserver toutes leurs fonctionnalités. Les polymères conducteurs hydratés fournissent un environnement plus «naturel» aux membranes cellulaires et permettent une surveillance de leur fonctionnement.
Une puce électronique mesure tout changement dans la membrane ce qui permet aux scientifiques de comprendre comment la cellule interagit avec le monde extérieur.
« Parce que les membranes sont produites à partir de cellules humaines, c'est comme avoir une biopsie de la surface des cellules : « tout le matériel est présent, y compris les protéines et les lipides, mais nous évitons tous les obstacles liés à l'utilisation de cellules vivantes », expliquent les scientifiques.
Alors que ce type de détection ou de test est généralement effectué par l'industrie pharmaceutique avec des cellules vivantes, le labo-puce offre une alternative plus pratique et compatible avec le criblage à haut débit.
Validé sur des médicaments antigrippaux, le dispositif va être très prochainement utilisé pour tester des candidats médicaments contre COVID-19.
Source: ACS Langmuir May 10, 2020 DOI : 10.1021/acs.langmuir.0c00804 Self-Assembly of Mammalian-Cell Membranes on Bioelectronic Devices with Functional Transmembrane Proteins
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