Dans ce mercredi de la science (#OMFScienceWednesday), nous vous présentons Rahim Esfandyarpour, PhD, membre de l’équipe du Stanford Genome Technology Center. La recherche EM/SFC de Rahim, financée par l’OMF, porte sur le développement de la nanoneedle (nano-aiguille) en tant que biomarqueur de la maladie.
“J’ai reçu mon doctorat et ma maîtrise en ingénierie électrique à l’Université de Stanford ; je suis actuellement attaché de recherche en ingénierie au Stanford Genome Technology Center (SGTC). J’ai près de dix ans d’expérience dans le développement de nouvelles plateformes biomédicales pour diverses applications des sciences de la vie.
Mes recherches interdisciplinaires se concentrent sur la science translationnelle en appliquant des concepts d’ingénierie innovants pour relever les défis des sciences de la vie moderne et de la médecine avec trois principaux objectifs de prévention, de diagnostic précoce et de traitements efficaces des maladies. Par exemple, l’une de mes récentes inventions était une plate-forme multi-fonctionnelle de type «laboratoire sur puce» qui coûte environ un centime, qui peut être fabriquée sur une imprimante à jet d’encre (lire PNAS ici : http://bit.ly/2BBsjAX et Stanford ici : https://stan.md/2MoKVJr).
Je dirige actuellement une équipe interdisciplinaire de scientifiques et d’ingénieurs travaillant sur plusieurs projets de recherche axés sur le développement de technologies novatrices, innovantes, rentables et précises (par exemple, appareils bio portatifs facilement manipulables) pour faire avancer la transformation de la recherche biomédicale en diagnostics et traitements d’un niveau avancé.
Ce groupe fait partie d’une équipe de développement technologique avec laquelle je collabore, qui comprend des immunologistes, des généticiens, des biologistes, des chimistes, des oncologues, des bio-informaticiens, des bio-ingénieurs, des ingénieurs en mécanique et des ingénieurs en électricité. L’une des technologies puissantes et novatrices que j’ai développées au cours des dernières années visait à résoudre certains des principaux problèmes associés aux méthodes traditionnelles de détection des biomarqueurs. Par exemple, de nombreux systèmes de détection utilisent des méthodes optiques complexes nécessitant des marquages fluorescents particuliers, tandis que mes méthodes utilisent une détection électrique peu coûteuse sans marquage onéreux.
Profitant des récents progrès majeurs de la nanotechnologie, de la micro / nanofabrication et de la microfluidique, j’ai mis au point un capteur électrique nanométrique à impédance qui est polyvalent, ultra sensible et à haut rendement (des milliers de capteurs par centimètre carré), appelé un bio-senseur nanoneedle, et qui est intégré à la technologie microfluidique capable de réaliser une bio-détection basée sur l’affinité – en temps réel et sans marquage – de bio-marqueurs cibles.
Il y a environ deux ans, j’en ai appris davantage sur l’EM/SFC et concernant la situation de Whitney et je me suis activement impliqué dans l’étude et la compréhension de cette maladie compliquée. Je me souviens parfaitement des discussions que le professeur Davis et moi avons eues sur la façon dont la nanoneedle pourrait être un biomarqueur potentiel et un outil de dépistage de médicaments pour l’EM/SFC. Selon certaines études, l’EM/SFC est une maladie qui touche au moins deux millions de personnes aux États-Unis et des millions d’autres à l’échelle mondiale. À notre connaissance, il n’existe actuellement aucun biomarqueur sanguin bien établi pour diagnostiquer l’EM/SFC ou pour effectuer des essais précliniques de médicaments et de traitements potentiels pour les patients atteints d’EM/SFC. Par conséquent, le diagnostic des patients atteints d’EM/SFC est un processus long et coûteux, ce qui constitue un obstacle fondamental aux soins et au traitement des patients.
Depuis lors, j’ai passé plusieurs jours et nuits à faire des expériences avec la nanoneedle et à étudier la maladie parce que je crois fermement qu’il y a toujours moyen de trouver une solution si vous essayez suffisamment. En gardant cela à l’esprit et en utilisant notre nouvelle technologie, j’ai passé des mois à repenser et à micro-fabriquer de nombreux autres nouveaux capteurs, et à les caractériser et les calibrer pour cette application spécifique. Ensuite, pour la première fois, on a observé expérimentalement que dans l’EM/SFC, les cellules sanguines présentent un schéma d’impédance caractéristique significativement différent de celui des témoins sains lorsqu’elles sont soumises à un stress hyperosmotique. Les différences de structure d’impédance entre l’EM/SFC et le sang sain en réponse au stress hyperosmotique suggèrent que la technologie peut potentiellement nous fournir un indicateur unique de l’EM/SFC. Il est très encourageant que les résultats obtenus jusqu’à présent indiquent que la technologie peut potentiellement créer une plate-forme de diagnostic rapide et précise pour l’EM/SFC tout en permettant de mieux comprendre la biologie de ce trouble complexe. En outre, en utilisant cette technologie comme outil de test des médicaments, plusieurs petites molécules ont été testées pour voir comment elles peuvent aider les cellules EM/SFC à retrouver un comportement cellulaire sain. Ces résultats prometteurs suggèrent que la technologie peut potentiellement être utilisée pour l’identification rapide de médicaments et / ou de substances candidats pour l’EM/SFC.
Maintenant, nous visons à effectuer d’autres expériences pour comprendre les mécanismes exacts contribuant aux résultats et pour tester les performances du test sur d’autres maladies. En outre, nous travaillons à l’adaptation de la technologie à une plate-forme capable d’effectuer des tests précliniques de médicaments et de thérapies candidates pour les patients atteints d’EM/SFC, conduisant au développement d’une plate-forme portable, de poche et facile à utiliser par des chercheurs et des cliniciens de tous niveaux.
De plus, nous prévoyons de travailler sur d’autres technologies pour étudier l’EM/SFC. Par exemple, ma nouvelle technologie d’impression, un circuit de nanoparticules de faible épaisseur qui coûte environ un penny à fabriquer sur une imprimante à jet d’encre, peut non seulement augmenter le débit des tests, mais aussi réduire considérablement leur coût et nous fournir un autre outil d’identification de médicaments/ substances, puissant et bon marché, pour l’EM/SFC.
Enfin et surtout, bien qu’il reste encore beaucoup à faire, je voudrais profiter de l’occasion pour dire que connaître l’EM/SFC, assister de près à la grandeur, au courage et à l’espoir des personnes touchées par la maladie et des membres de leur famille – en incluant Whitney, Ron et Janet – est une raison de plus pour mon équipe et moi de travailler sur cette maladie. Nous ferons de notre mieux pour apporter espoir et bien-être à tous car chaque personne le mérite.”
Merci, Rahim, pour votre travail novateur et dévoué visant à aider des millions de patients EM/ SFC dans le monde.
L’OMF remercie Véronique pour la traduction
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