MicroPREP : des percées dans la purification des échantillons
MicroPREP est un « laboratoire sur puces » canadien basé sur une technologie de microfluidique centrifuge. À partir d'un échantillon de fluides corporels, cette technologie peut isoler plusieurs macromolécules, comme l'ADN, les protéines ou les cellules rares, permettant ainsi d'évaluer l'état du système immunitaire, l'inflammation, la perte osseuse ou les effets du rayonnement. Cette innovation qui utilise des puces microfluidiques de la taille d'un téléphone intelligent offre la possibilité de réaliser de nouvelles expériences scientifiques dans l'espace.
Contexte
Le sang contient de nombreuses substances différentes, notamment des cellules, des plaquettes, des éléments nutritifs, des hormones et des déchets. La purification est la première étape de la collecte de données précises sur un composant particulier comme l'ADN.
Sur Terre, dans les laboratoires spécialisés, le personnel hautement qualifié affine et concentre les liquides. Les astronautes qui réalisent des expériences scientifiques dans l'espace n'ont pas accès à ce type d'équipement. Leurs horaires chargés ne leur permettent pas de consacrer beaucoup de temps à préparer des échantillons à des fins d'études.
Grâce à sa technologie automatisée, à sa taille compacte et à son approche unique de la purification, MicroPREP pourrait faciliter et accélérer le processus d'analyse des échantillons tant sur Terre que dans l'espace. Cette nouvelle méthode pourrait permettre la médecine de précision personnalisée dans les milieux cliniques et éloignés en réduisant considérablement le temps de préparation et la taille des échantillons ainsi que l'intervention humaine requise pendant les examens médicaux.
Ce laboratoire sur puces a également un grand potentiel d'utilisation dans l'espace, notamment pour soutenir les diagnostics médicaux pendant les missions d'exploration habitées dans l'espace lointain.
MicroPREP : des percées dans la purification des échantillons. (Sources : Agence spatiale canadienne, NASA.)
Objectifs
La technologie MicroPREP vise à :
- développer des puces microfluidiques permettant d'isoler des marqueurs sanguins précis;
- créer des puces simples qui fonctionneront en apesanteur;
- automatiser le processus de purification et de préparation d'un échantillon;
- produire des échantillons concentrés et normalisés qui pourraient être utilisés à des fins d'analyse par des technologies standards, comme le bioanalyseur.
Retombées sur Terre
La technologie MicroPREP, qui repose sur une variété de puces microfluidiques, permet d'automatiser et d'intégrer des tests biologiques complexes. Grâce à cette technologie, il est possible, par exemple, d'isoler des composants précis d'échantillons biologiques, d'automatiser la détection de pathogènes. Les examens médicaux seraient aussi moins intrusifs. Cette technologie sera utilisée au premier centre de recherche en microanalytiques du Canada, en partenariat avec le Centre hospitalier universitaire Sainte Justine, pour cibler des cancers précis et des maladies pédiatriques.
Sa vaste gamme d'applications s'étend même à d'autres domaines, comme dans le secteur de la sécurité alimentaire, où il est d'une importance cruciale de pouvoir isoler les bactéries et les virus pour éviter tout problème de santé publique.
Déroulement
- Le technicien choisit la puce de MicroPREP selon le type d'analyse à effectuer.
- Un échantillon de sang est ajouté à la chambre d'admission de la puce.
- La puce est ensuite placée dans une centrifugeuse spécialisée conçue pour séparer le sang en ses composants. Elle mesure un volume précis de sang pendant qu'elle est centrifugée à grande vitesse. La puce de MicroPREP n'en utilise que de 0,3 millilitre pour effectuer sa purification.
- Elle isole les molécules ciblées, évacue les impuretés de l'échantillon et permet finalement d'extraire un concentré qui peut être utilisé pour les analyses.
La technologie automatisée de laboratoire sur puces isole les composants des échantillons liquides. (Source : Conseil national de recherches du Canada.)
La technologie de MicroPREP a été mise à l'essai pendant un vol parabolique, ce qui a permis d'évaluer la performance de la nouvelle technologie en apesanteur. Au cours d'un vol parabolique, un avion à réaction modifié vole de façon à créer des périodes de 15 à 20 secondes de microgravité, ce qui permet d'anticiper les problèmes qui pourraient survenir dans l'espace.
Dates
En partenariat avec l'Agence spatiale canadienne, des ingénieurs et des scientifiques du Conseil national de recherches du Canada ont commencé à concevoir la technologie de MicroPREP en .
L'Agence a accordé un contrat à MacDonald, Dettwiler and Associates Ltd. (MDA) pour développer une centrifugeuse destinée uniquement aux puces MicroPREP, pour utilisation dans l'espace. MDA fait équipe avec l'entreprise de biotechnologie Starfish Medical de Vancouver pour adapter la centrifugeuse aux conditions de la Station spatiale internationale.
Chercheur
- Teodor Veres, Ph. D., Conseil national de recherches du Canada
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