La technologie de biocapteur multiplexé eRapid du Harvard Wyss Institute…
Par Benjamin Boettner, Institut Wyss
Aujourd’hui, le Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering de l’Université de Harvard et StataDX Inc., basée à Cambridge, annoncent que la technologie de détection électrochimique multiplexée basée sur l’affinité du Wyss Institute, eRapid, a été concédée sous licence à la startup. La licence, coordonnée par l’Office of Technology Development (OTD) de Harvard, accorde à StataDX un accès mondial exclusif à la technologie eRapid dans les domaines des maladies neurologiques, cardiovasculaires et rénales. Sanjay Sharma Timilsina, Ph.D., et Nolan Durr, deux membres clés de l’équipe de recherche du Wyss Institute qui ont largement réduit les risques de la technologie, rejoignent deux des cofondateurs externes de StataDX, Sidhant Jena, PDG et Michal Depa, CTO. L’équipe se concentrera sur le développement de tests de diagnostic qui peuvent répondre aux besoins diagnostiques critiques non satisfaits dans divers environnements proches des patients, tels que les cabinets de médecins, les pharmacies et éventuellement à domicile.
« Nous avons développé et éliminé les risques de cette technologie de capteur électrochimique multiplexé qui présente une sensibilité et une spécificité extrêmement élevées, en collaboration avec de multiples collaborateurs universitaires, cliniques et industriels », a déclaré le directeur fondateur du Wyss Institute, Donald Ingber, MD, Ph.D. « Notre équipe d’ingénieurs de recherche hautement talentueux qui a développé cette technologie s’est associée à une équipe de direction entrepreneuriale passionnée et chevronnée pour former une nouvelle entreprise visant à lancer des diagnostics au point de service dans des domaines qui en manquent totalement aujourd’hui, tels que la détection des traumatismes cérébraux. blessure dans le sport ou sur le champ de bataille. Ceux-ci pourraient finalement entraîner des résultats qui changent la vie et sauvent des vies pour les patients atteints d’une vaste gamme de maladies.
Ingber dirige également la plate-forme thérapeutique et diagnostique bioinspirée du Wyss Institute, où eRapid a été conçu et développé, et est professeur Judah Folkman de biologie vasculaire à la Harvard Medical School et au Boston Children’s Hospital, et professeur Hansjörg Wyss d’ingénierie bioinspirée. à la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences.
L’équipe multidisciplinaire eRapid de l’Institut Wyss, dirigée par le scientifique principal de Wyss, Pawan Jolly, Ph.D., et Ingber a développé la technologie de capteur électrochimique basée sur l’affinité en tant que plate-forme de diagnostic multiplexée à faible coût capable de détecter et de quantifier simultanément une large gamme de biomarqueurs à haute sensibilité et sélectivité dans un petit volume de sang ou d’autres fluides biologiques complexes. Ingber et Jolly sont deux des co-fondateurs de StataDX. Avec Jolly, Timilsina et Durr ont tous deux joué un rôle déterminant dans l’avancement de la plate-forme eRapid via le moteur de traduction de l’Institut Wyss, et ils apportent désormais leur expertise à l’équipe d’ingénierie de StataDX et au processus de commercialisation. Jolly est actuellement consultant pour StataDX.
« Je suis ravi de faire équipe avec les responsables techniques de Wyss et mon co-fondateur Michal Depa pour mener le diagnostic jusqu’à sa dernière frontière : le domicile du patient. Bien qu’il existe aujourd’hui de nombreux tests à domicile pour les maladies virales telles que COVID-19, rien n’existe encore pour les patients atteints de maladies chroniques complexes telles que la sclérose en plaques, l’insuffisance cardiaque ou la maladie rénale chronique qui nécessitent des mesures périodiques de plusieurs biomarqueurs. L’approche permise par eRapid aborde les limites sous-jacentes de la biodétection électrochimique d’une manière élégante, ce qui peut surmonter le défi auquel sont confrontées tant de technologies de diagnostic prometteuses – le transfert réussi vers la fabrication à grande échelle », a déclaré Sidhant Jena, PDG et co-fondateur de StataDX. « Notre décision de poursuivre la neurologie découle d’abord du fardeau important des soins de santé d’une population vieillissante et de l’absence totale d’un test sanguin par piqûre au doigt pour le cerveau. »
La découverte fondamentale qui a lancé le développement d’eRapid était un nouveau revêtement nanocomposite anti-encrassement qui permet aux électrodes électrochimiques de résister à l’attaque des molécules d’encrassement biologique contenues dans divers biofluides, y compris le sang, et maintient ainsi les capacités de détection des électrodes et minimise tout signal de fond électrochimique. L’encrassement biologique pose un défi omniprésent au développement de diagnostics basés sur l’électrochimie, qui pourraient être utilisés pour résoudre d’importants problèmes de diagnostic.
En convertissant leur chimie originale à base d’or en une chimie graphène-nanocomposite, l’équipe a encore amélioré l’efficacité de détection des biomarqueurs d’eRapid, et en développant une «méthode de revêtement par immersion», ils ont réduit le temps nécessaire pour revêtir les surfaces des capteurs avec le nanocomposite antisalissure amélioré de 24 heures à moins d’une minute. Le processus de revêtement avancé a considérablement réduit les coûts de fabrication des capteurs eRapid et, en outre, les a rendus stockables pendant une période prolongée avec une perte minimale de signal électrique. Cela a accru leur utilité pour les futurs tests de diagnostic au point de service, car les tests peuvent être effectués à distance et lus sur place ou envoyés à un laboratoire central pour analyse. Plus récemment, l’équipe a présenté un cadre complet pour le développement de capteurs électrochimiques de diagnostic hautement efficaces, utilisant une gamme élargie de matériaux de surface qui empêchent l’encrassement biologique et améliorent la détection d’une variété de biomarqueurs, y compris la protéine neurofilament-light (NFL), qui gagne en intérêt. comme biomarqueur diagnostique potentiel de la sclérose en plaques.
Il est important de noter que le revêtement peut être utilisé pour intégrer des sondes pour une large gamme de biomarqueurs, y compris des protéines, des anticorps, des métabolites, des hormones et des molécules d’ARN qui peuvent être détectées simultanément dans des agencements d’électrodes multiplexées. « Lors de la détection chimique d’un biomarqueur cible, les capteurs eRapid produisent des signaux électriques en quelques minutes dont la force est corrélée aux niveaux des biomarqueurs liés, un peu comme le fait aujourd’hui un glucomètre commercial utilisé par les patients diabétiques, mais avec une capacité de multiplexage », a déclaré Timilsina. « Cela ouvre un vaste espace de diagnostic, étant donné que de nombreuses maladies et troubles multifactoriels nécessitent la mesure simultanée de plusieurs biomarqueurs avec une sensibilité et une spécificité élevées afin de diagnostiquer, stratifier et surveiller avec précision les patients. »
« Nous avons montré dans notre vaste processus de réduction des risques à l’Institut Wyss que la plate-forme eRapid peut traiter diverses maladies et affections potentiellement mortelles avec des mesures de biomarqueurs multiplexées pour lesquelles aucun diagnostic précis n’existait auparavant », a déclaré Jolly. « Il s’agit de l’une des incursions les plus prometteuses d’une technologie de détection électrochimique dans les étapes commerciales avec la perspective de combler d’importantes lacunes de diagnostic dans des domaines critiques avec des besoins non satisfaits », Jolly est également le responsable technologique de l’accélérateur de diagnostic Wyss (Wyss DxA) dirigé par David Walt, Ph.D., membre du corps professoral de Wyss Core. et le scientifique principal de Wyss, Rushdy Ahmad, Ph.D., une initiative de l’Institut qui permet la création et la validation rapides de technologies de diagnostic pour résoudre des problèmes cliniques urgents grâce à une collaboration étroite avec des cliniciens et des partenaires de l’industrie.
Les premières étapes de développement de la technologie eRapid ont été financées par une subvention de la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) accordée à Ingber qui se concentrait sur la construction d’un corps humain sur une puce, ainsi que par la Fondation KeepSmilin4Abbie dans le cadre du projet Abbie. Après les premières découvertes habilitantes à eRapid, l’équipe a fait progresser la technologie par le biais de projets de validation et d’institut financés par l’Institut Wyss, réservés à la réduction des risques techniques et commerciaux des technologies de l’Institut à fort potentiel translationnel. En 2021, dans le cadre de l’écosystème biotechnologique de Boston, l’équipe a obtenu un financement supplémentaire de MassVentures après avoir été sélectionnée comme lauréate de son concours MALSI +, qui «est l’événement phare du Commonwealth du Massachusetts reliant les innovateurs scientifiques, les entrepreneurs, les chefs d’entreprise et les investisseurs à célébrer les nombreuses façons dont le Massachusetts mène la nation en mettant la science translationnelle sur le marché.