Module démonstrateur d’imagerie par temps de vie de fluorescence multiplexé : un système rapide de haut contenu d’information pour étudier les interactions protéine-protéine dans les cellules vivantes

Défi :  Les études sur les interactions protéine-protéine (PPI) intracellulaires sont en train de devenir un outil de découverte de médicaments important. Étant donné que de nombreuses cibles pertinentes ne peuvent être affectées que par des médicaments candidats dans des cellules vivantes, desméthodes de criblage spécifiques sont mises en œuvre à l’aide de systèmes de microscopie sophistiqués. Une méthode pour mesurer ces interactions in cellulo consiste à implémenter le transfert d’énergie par résonnance Förster (FRET ou Förster Resonance Energy Transfer en anglais) combiné avec des méthodes de microscopie d’imagerie par temps de vie de fluorescence (FLIM). Cependant, les données FLIM-FRET n’ont pas encore atteint l’objectif ultime de générer des courbes de liaison intracellulaires, essentielles pour identifier correctement les « hits » potentiels.

Solution : Le projet vise à développer une méthode d’identification de candidats médicaments qui interfèrent avec les interactions protéine-protéine en utilisant un microscope nouvellement construit capable d’imager de manière dynamique les interactions de protéines marquées par fluorescence dans des cellules vivantes. Pour leurs études, l’équipe de recherche met en œuvre à la fois l’imagerie par temps de vie de fluorescence, le transfert d’énergie par résonnance ainsi que la détection spectrale pour obtenir une combinaison inégalée de résolutions spatiales et temporelles. Leur méthode unique permet de générer les courbes de liaison protéine-protéine nécessaires pour évaluer l’efficacité des candidats-médicaments.

Réalisations/Retombées : Pour surmonter les limitations généralement rencontrées dans le criblage à haut contenu (HCS), l’équipe de recherche a conçu, développé et validé les performances d’un nouveau microscope confocal hyperspectral FLIM, appelé microscope INO F-HS. Ils ont démontré que ce système permettait le criblage intégral de plaques à 384 puits basé sur les courbes de liaison FRET-FLIM en moins de 8 heures grâce à un système de comptage de photons uniques (TCSPC) hautement parallélisé, automatisé et robuste, ainsi qu’une intégration complète dans un microscope hyperspectral. En association avec ce microscope INO F-HS, un logiciel convivial d’analyse rapide a été développé. Grâce à cette technologie, les chercheurs ont démontré une stabilité mécanique et une répétabilité de mesure exceptionnelles, ainsi que la génération de données sur des interactions protéine-protéine spécifiques impossibles avec d’autres modalités. Ce nouvel instrument fournit non seulement à l’industrie pharmaceutique un nouveau moyen d’accélérer le dépistage des médicaments sur la base des interactions protéine-protéine, mais traduit également la recherche en médecine personnalisée permettant à un cocktail de médicaments d’être évalués et adaptés à chaque patient.