Development of aptamer-based microfluidic systems for the detection of cancer biomarkers
Développement de systèmes miniaturisés à base d’aptamères pour la détection de biomarqueurs de cancer
Résumé
Common methods of cancer diagnosis are invasive, expensive and rarely allow early cancer diagnosis. The discovery of cancer biomarkers present in the early stage of the disease, well before the development of symptoms make them interesting candidate for early cancer diagnosis. These markers are still not widely used, particularly because of their low concentration in healthy patient samples, but also because of their lack of specificity taken individually. Nowadays, clinical analyses for the diagnosis are performed by dividing samples and separate measurements of the concentration of the various clinically relevant analytes. In this context, the development of devices for the simultaneous detection of these markers in biological fluids is a real challenge. In addition, the miniaturization of measurement devices and their integration on a chip opens the way to automated analysis units that can be transported to the bedside and meet the needs of hospitals for fast, low-volume, low-cost, high throughput, sensitive and specific analyses. The objective of this thesis is to develop methods for the localized immobilization of selective ligands based on molecular recognition (aptamers) on different microsystem materials for the simultaneous detection of several biomarkers. Aptamers are a new classe of synthetic DNA/RNA molecules, known for their high affinity and excellent specificity for a selected target or family of targets. They also have the advantage of being easy to handle at room temperature and easily regenerated after denaturation. Despite these advantages, very few publications have been published on aptamer-based technologies for the selective extraction and analysis of biomarker traces in microfluidic devices. The creation of such localized zones ensures the overconcentration of target analytes to improve detection performance.
Les méthodes habituelles de diagnostic du cancer sont invasives et coûteuses et permettent rarement de dépister la maladie à un stade précoce. L'apparition de biomarqueurs de cancer a été mise en évidence à un stade précoce de la maladie, bien avant le développement des symptômes. Ces marqueurs sont encore peu utilisés, notamment du fait de leur présence en faible quantité chez des individus sains, mais aussi de leur manque de spécificité pris individuellement. De nos jours, les analyses cliniques pour le diagnostic ou le suivi de certains paramètres sont effectués par division des prélèvements et mesures séparées de la concentration des différents analytes cliniquement pertinents. Dans ce contexte, le développement de dispositifs permettant la détection simultanée de ces marqueurs dans les fluides biologiques représente un véritable défi. Par ailleurs, la miniaturisation des dispositifs de mesure et leur intégration sur puce ouvrent la voie vers des unités d'analyse automatisables, transportables au chevet des patients et répondant aux besoins des milieux hospitaliers en termes d'analyses rapides, sur de faibles volumes d'échantillons, à bas coût et haut débit, sensibles et spécifiques. L’objectif de cette thèse est de développer des méthodes permettant l'immobilisation localisée de ligands sélectifs basés sur la reconnaissance moléculaire (aptamères) sur différents matériaux de microsystèmes pour la détection simultanée de plusieurs biomarqueurs. Les aptamères sont une nouvelle classe de molécules d'ADN/ARN synthétiques, reconnus pour leur haute affinité et leur excellente spécificité pour une cible sélectionnée. Ils présentent de plus l'intérêt d'être manipulables à température ambiante, et facilement regénérable après dénaturation. Malgré ces avantages, très peu de publications portent sur les technologies à base d'aptamères pour l'extraction sélective et l'analyse de traces de biomarqueurs en dispositif microfluidique. La création de telles zones de confinement permet d'assurer la surconcentration des analytes cibles pour une meilleure performance de la détection.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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