Biomarqueurs d’ARNt pour le diagnostic et le pronostic du cancer activés par une nouvelle méthode
Les molécules d’acide ribonucléique (ARN) sont présentes dans toutes les cellules vivantes, différents types d’ARN ayant des fonctions différentes. Par exemple, l’ARN messager est copié à partir de l’ADN et contient des instructions sur la façon de fabriquer une protéine. L’ARN de transfert (ARNt) relie la séquence d’ARNm à son acide aminé correspondant, garantissant que les protéines sont correctement cousues ensemble, conformément aux instructions de l’ADN.
Les cellules modifient naturellement les molécules d’ARN afin d’améliorer leur stabilité, leur structure et leur fonction. Lorsque ce processus de modification tourne mal, il peut avoir des conséquences importantes sur la santé humaine et la maladie. Dans le cas de l’ARNt, des modifications incorrectes ou manquantes produisent des protéines défectueuses ou incomplètes, la dérégulation des modifications de l’ARNt étant liée à diverses maladies humaines, notamment les maladies neurodégénératives, les maladies métaboliques et le cancer.
Les ARNt sont des molécules “riches en informations” avec un énorme potentiel pour le diagnostic et le pronostic des maladies, mais jusqu’à présent, ils n’ont pas été exploités à cette fin en raison du manque de méthodes capables de capturer ces informations de manière quantitative et rentable. Par exemple, certains types de cancers sont difficiles à diagnostiquer car leurs symptômes ne sont pas spécifiques et peuvent être confondus avec d’autres affections. Dans le même temps, certains profils de modification de l’ARNt ne sont connus que dans des types de cancer spécifiques et peuvent servir de biomarqueurs hautement spécifiques.
Être capable d’isoler des molécules d’ARNt à partir d’échantillons de sang et de quantifier leurs modifications peut aider à diagnostiquer des cancers sans recourir à des tests d’imagerie ou à des biopsies invasives. De plus, le type de modifications de l’ARNt peut changer en fonction de l’état de la maladie, fournissant des informations précieuses sur le pronostic de la maladie.
Les méthodes actuelles de mesure des molécules d’ARNt impliquent généralement des techniques telles que le séquençage de nouvelle génération ou la spectrométrie de masse, cependant, ces méthodes ont une utilisation limitée à des fins de diagnostic car elles sont soit incapables de détecter les modifications, soit elles ne peuvent pas identifier à quel emplacement de l’ARNt elles sont survenant à.
Les chercheurs du Centre de régulation génomique (CRG) de Barcelone ont relevé ce défi en développant une nouvelle méthode capable de mesurer à la fois l’abondance et la modification des molécules d’ARNt en une seule étape. La méthode s’appelle Nano-tRNAseq et est décrite pour la première fois aujourd’hui dans la revue Biotechnologie naturelle.
Nano-tRNAseq est basé sur le séquençage des nanopores, une technologie qui peut séquencer directement des molécules d’ARN individuelles en les faisant passer à travers un petit pore. Chacun des nucléotides qui composent une molécule d’ARN a une taille et une forme légèrement différentes, avec un changement correspondant du courant électrique qui se produit lorsque chaque nucléotide traverse le pore. Les programmes informatiques détectent les changements dans le courant pour identifier la séquence des molécules d’ARN, y compris toutes les modifications. Comme preuve de concept, les chercheurs ont utilisé Nano-tRNAseq pour mesurer avec précision les abondances et les modifications d’ARNt dans des échantillons prélevés sur des cellules de levure exposées à différentes conditions environnementales.
La méthode présente des avantages significatifs par rapport aux techniques conventionnelles. “Pour la première fois, nous pouvons étudier simultanément les profils d’abondance et de modification des ARNt. En prime, la méthode est rapide, rentable, à haut débit et a une résolution sur une seule molécule. Auparavant, nous nous appuyions sur deux méthodes distinctes. qui, ensemble, sont moins informatifs, et cela prendrait des semaines et coûterait des milliers d’euros pour obtenir des résultats. Nano-tRNAseq est une fraction du coût, et nous pouvons avoir des résultats en quelques jours, et dans un avenir proche, dans quelques heures », déclare Morghan Lucas, Ph.D. candidat au Centre de régulation génomique et premier auteur de l’étude.
L’analyse rapide des données permise par la méthode est essentielle pour la prise de décision clinique. Un autre avantage est que les machines de séquençage de nanopores nécessaires à la technique sont petites, légères et peuvent être alimentées par un ordinateur portable ou une batterie portable, ce qui les rend faciles à transporter vers des endroits éloignés et permet une utilisation sur le terrain ou en clinique.
Les chercheurs notent qu’il existe encore certaines limites à la nouvelle méthode, telles que l’incapacité de prédire quelle modification de l’ARNt est dérégulée dans un échantillon donné à moins que les modifications précises trouvées dans cet ARNt aient été précédemment identifiées à l’aide d’autres méthodes expérimentales. “Alors que les profils de modification des ARNt des espèces eucaryotes inférieures, telles que la levure, sont bien caractérisés, ce n’est pas le cas pour les humains. En utilisant Nano-tRNAseq en parallèle avec d’autres méthodes, nous pouvons décrire les profils de modification de l’ensemble complet des ARNt humains. et, à l’avenir, utiliser Nano-tRNAseq pour identifier les changements dans les ARNt associés à une maladie humaine donnée », ajoute Morghan Lucas.
“Les molécules d’ARNt peuvent être clivées en fragments d’ARN petits mais stables qui circulent dans le plasma sanguin. Ces molécules sont généralement altérées chez les patients cancéreux et sont extrêmement riches en informations à des fins de diagnostic et de pronostic. Nano-tRNAseq est une technologie de preuve de concept qui ouvre la voie au développement d’une méthode simple, rentable et très précise permettant de quantifier ces molécules de manière non invasive. Notre objectif est de développer davantage cette technologie et de la combiner avec des outils d’intelligence artificielle pour déterminer la malignité d’un échantillon biologique en moins de 3 heures, et pour un coût ne dépassant pas 50 euros par échantillon », explique le Dr Eva Novoa, auteur principal de l’étude et chercheur au Centre de régulation génomique.
Fourni par le Centre de régulation génomique
