Avec le vieillissement des populations, le besoin de diagnostic des maladies gériatriques devient considérable : rendre le diagnostic des maladies gériatriques graves aussi simple que la mesure de la glycémie, c’est l’objectif de cette équipe du Korea Institute of Science and Technology (KIST) qui documente ici, dans la revue spécialisée Sensors and Actuators B Chemical, un nouveau biocapteur qui mesure la glutamine, un marqueur de sénescence, avec précision.
La fluctuation rapide de la glutamine, dans certaines situations, en fait un biomarqueur utile pour le traitement et le diagnostic précoce des maladies, en particulier des maladies liées à l’âge. Ce développement intervient dans le contexte coréen de forte augmentation de l’espérance de vie- qui a atteint 83,6 ans en 2023 et est actuellement la 3è la plus élevée des pays de l'OCDE. Cependant, avec le vieillissement des populations, le fardeau de nombreuses maladies gériatriques augmente et le diagnostic précoce des maladies suscite un intérêt croissant.
Parmi les différentes voies diagnostiques, figure celle de la mesure de l’acide aminé glutamine,
utilisé par les cellules pour synthétiser des protéines ou comme source d'énergie et qui constitue un indicateur intéressant des maladies gériatriques : la concentration de glutamine dans les cellules et le sang des patients atteints de maladies graves telles que le cancer, le diabète et la démence est considérablement modifiée par rapport à la concentration observée chez des personnes en bonne santé.
Suivre en temps réel les niveaux de glutamine dans le sang
L’équipe du KIST vient de développer une telle technologie, capable de mesurer rapidement et avec précision, les concentrations de glutamine et sans qu’il soit besoin d’un équipement analytique coûteux.
A la base de ce capteur Q-SHINE principe de « l'assemblage de protéines induit par un ligand » : jusqu’à présent, la mesure de la concentration de glutamine dans le corps reposait sur des équipements analytiques spécialisés coûteux tels que des analyseurs d’acides aminés, qui ne peuvent pas mesurer en temps réel les changements de concentration de glutamine dans les cellules vivantes. Pour réaliser ce type de diagnostic relativement peu coûteux, des processus de prétraitement fastidieux, tels que l'élimination des protéines dans les échantillons biologiques étaient nécessaires, ce qui entraînait des temps d’analyse longs et une faible précision. L’équipe a développé
une « protéine capteur » qui mesure la glutamine basée sur le principe de l'assemblage de protéines induit par un ligand.
En séparant une protéine de liaison de la glutamine en 2 protéines artificielles, qui se lient à l'échantillon, Q-SHINE (Q : symbole de la glutamine et SHINE qui signifie brillant), se révèle très sélectif et capable de mesurer une concentration de glutamine aussi faible que 1 micromolaire (µM, un millionième de molaire), soit une concentration 20 fois plus faible que celle détectée par test enzymatique. Q-SHINE peut également surveiller en temps réel les changements de concentration de glutamine dans le cytoplasme et les mitochondries des cellules vivantes.
Enfin, en vérifiant la différence de concentration de glutamine entre les cellules cancéreuses et les cellules normales, Q-SHINE pourrait permettre d’accélérer le développement de médicaments anticancéreux qui inhibent le métabolisme de la glutamine. En d’autres termes,
Q-SHINE permet une surveillance de la concentration de glutamine, similaire à l'autosurveillance glycémique.
Utilisé pour suivre le métabolisme de la glutamine, Q-SHINE va contribuer au diagnostic précoce et à l'identification des causes de maladies gériatriques graves telles que le cancer, le diabète et la démence, ainsi qu'au développement de médicaments anticancéreux qui régulent le métabolisme de la glutamine.
Source: Sensors and Actuators B Chemical Sept, 2023 DOI: 10.1016/j.snb.2023.133951 Q-SHINE: A versatile sensor for glutamine measurement via ligand-induced dimerization
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