Avec ces nanoparticules, un simple test d'urine pourrait diagnostiquer une pneumonie bactérienne: Les résultats pourraient également indiquer si les antibiotiques ont réussi à traiter l'infection

Pneumonie, une maladie respiratoire qui tue environ 50,000 personnes aux États-Unis chaque année, peut être causé par de nombreux microbes différents, y compris les bactéries et les virus. La détection rapide de la pneumonie est essentielle pour un traitement efficace, en particulier dans les cas nosocomiaux qui sont souvent plus graves. toutefois, les approches diagnostiques actuelles prennent souvent plusieurs jours pour renvoyer des résultats définitifs, ce qui rend plus difficile pour les médecins de prescrire le bon traitement.

Une forte réponse immunitaire peut être observée sur cette image d'immunofluorescence de tissu pulmonaire infecté par une pneumonie où les cellules immunitaires sont colorées en vert et en rouge.. Image: Colin Buss

Des chercheurs du MIT ont développé une technologie basée sur les nanoparticules qui pourrait être utilisée pour améliorer la rapidité du diagnostic. Ce type de capteur pourrait également être utilisé pour vérifier si l’antibiothérapie a réussi à traiter l’infection., dit Sangeeta Bhatia, le professeur John et Dorothy Wilson des sciences de la santé et de la technologie et en génie électrique et informatique et l'auteur principal de l'étude.

« Si les symptômes du patient disparaissent, alors vous assumez le médicament fonctionne. Mais si les symptômes du patient ne disparaissent pas, alors vous voulez voir si la bactérie est encore en croissance. Nous avons essayé de répondre à cette question,» Dit Bhatia, qui est également membre de l'Institut Koch pour la recherche sur le cancer intégrative et de l'Institut de génie médical et de la Science du MIT.

L'étudiant diplômé Colin Buss et le récent titulaire d'un doctorat Jaideep Dudani sont les principaux auteurs de l'article., qui apparaît en ligne en novembre. 29 dans la revue EBioMédecine. Reid Akana, au senior du MIT, et Heather Fleming, directeur de recherche du laboratoire de Bhatia, sont également les auteurs de l'article.

Des capteurs dans le corps

Il y a plusieurs années, Bhatia et ses collègues ont développé une approche diagnostique qui amplifie un signal provenant de biomarqueurs déjà présents dans le corps, en particulier, enzymes appelées protéases, qui hache d'autres protéines. Le génome humain code plus de 500 différentes protéases, dont chacun cible différentes protéines.

L'équipe a développé des nanoparticules recouvertes de peptides (protéines courtes) qui peut être haché par certaines protéases, comme ceux exprimés par les cellules cancéreuses. Quand ces particules sont injectées dans le corps, ils s'accumulent dans les tumeurs, s'il y en a, et les protéases coupent les peptides des nanoparticules. Ces peptides sont éliminés sous forme de déchets et peuvent être détectés par un simple test urinaire..

« Nous avons travaillé sur l’idée selon laquelle mesurer l’activité enzymatique pourrait être une nouvelle façon d’observer l’intérieur du corps.," dit Bhatia.

Dans des études récentes, elle a montré que cette approche peut être utilisée pour détecter différents types de cancers, dont très petit tumeurs ovariennes, ce qui pourrait permettre un diagnostic plus précoce du cancer de l’ovaire.

Pour leur nouvelle étude, les chercheurs voulaient explorer la possibilité de diagnostiquer une infection en détectant les protéases produites par les microbes. Ils ont commencé avec une espèce de bactérie appelée Pseudomonas aeruginosa, qui peut provoquer une pneumonie et est une cause particulièrement fréquente de cas nosocomiaux. Pseudomonas exprime une protéase appelée LasA, de sorte que les chercheurs ont conçu des nanoparticules avec des peptides qui peuvent être clivés par Lasa.

Les chercheurs ont également mis au point un second capteur à base de nanoparticules capable de surveiller la réponse immunitaire à l'infection de l'hôte. Ces nanoparticules sont recouverts de peptides qui sont clivés par un type de protéase appelée élastase, qui est produite par des cellules immunitaires appelées neutrophiles.

Chez certains patients atteints de pneumonie, même si un antibiotique élimine la bactérie responsable de l'infection, une radiographie pulmonaire peut encore montrer une inflammation car les neutrophiles sont toujours actifs. L'utilisation conjointe de ces deux capteurs pourrait révéler si un antibiotique a éliminé l'infection., dans les cas où une radiographie pulmonaire montre encore une inflammation après le traitement.

« Les capteurs peuvent vous aider à distinguer s’il y a une infection ou une inflammation., versus inflammation et pas d'infection," dit Bhatia. « Ce que nous avons montré dans cet article, c'est que lorsque vous traitez avec le bon antibiotique, l’infection diminue mais l’inflammation persiste.

Les chercheurs ont également montré que s'ils traitaient des souris avec un antibiotique inefficace, les niveaux de bactéries et les niveaux d’inflammation sont restés élevés. Ce type de test pourrait aider à révéler si un antibiotique est efficace, dans les cas où les symptômes d’un patient ne se sont pas améliorés en quelques jours.

Diagnostiquer de nombreuses infections

Pour cette étude, les chercheurs ont administré les nanoparticules par voie intraveineuse, mais ils travaillent actuellement sur une version en poudre qui pourrait être inhalée.

Bhatia prévoit que cette approche pourrait être utilisée pour déterminer si un patient a une pneumonie bactérienne ou virale, ce qui aiderait les médecins à décider si le patient doit recevoir des antibiotiques ou non. Le test définitif, la croissance d'une culture bactérienne du mucus craché, prend plusieurs jours, afin que les médecins fondent leurs décisions sur les symptômes des patients et l'imagerie par rayons X - un processus qui ne peut pas toujours être précis.

Pour créer un diagnostic plus complet, Le laboratoire de Bhatia travaille actuellement à l’ajout de peptides qui pourraient interagir avec les protéases d’autres types de bactéries responsables de la pneumonie., ainsi que les protéases que le système immunitaire de l'hôte produit en réponse à une infection virale ou bactérienne. Les chercheurs travaillent également sur des capteurs qui pourraient facilement distinguer les formes actives et dormantes de tuberculose..

Bhatia et d'autres ont créé une société appelée Glympse Bio qui a obtenu une licence pour la technologie de détection de protéase et travaille actuellement au développement de capteurs de protéase pour une utilisation possible chez l'homme.. L'année prochaine, ils prévoient de commencer un essai clinique de phase I sur un capteur capable de détecter la fibrose hépatique, une accumulation de tissu cicatriciel pouvant conduire à une cirrhose.

La source: http://news.mit.edu, par Anne Trafton