La technologie de décodage de l'ADN à faible coût se rapproche de l'avance des nanopores

La technologie de séquençage est très prometteuse en tant qu’outil de diagnostic des agents pathogènes et d’identification des tissus de l’ADN qu’ils contiennent. Si les obstacles technologiques difficiles peuvent être surmontés, nous verrons un jour des appareils portables capables d'identifier rapidement des séquences d'ADN à partir d'échantillons de tissus et de l'environnement.

C'est le point de vue d'une équipe de l'Université de Washington (UW) à Seattle qui a mis au point une technique impliquant le «séquençage de l'ADN nanoporeux» qui surmonte une importante barrière technologique à la technologie de séquençage. Les chercheurs décrivent leur nouvelle technique dans un article publié dans la revue Nature Biotechnologie.

Le chef de projet est Jen Gundlach, professeur de physique à l'UW. L’auteur principal, Andrew Laszlo, étudiant diplômé du laboratoire du professeur Gundlach, affirme que l’une des raisons pour lesquelles les séquençages d’ADN nanopor entrent en jeu est qu’ils pourraient un jour conduire à des scanners médicaux portables rappelant les l'univers fictif de Star Trek pour détecter rapidement les agents pathogènes ou diagnostiquer les troubles génétiques sur place.

L'étape clé est la capacité d'identifier de longues séquences d'ADN

La nouvelle technique basée sur les nanopores de l’équipe UW est importante parce que la plupart des technologies actuelles utilisées dans le séquençage de gènes ne peuvent fonctionner que sur de courtes séquences d’ADN - généralement des extraits de 50 à 100 nucléotides ou «lettres». code génétique, à savoir les molécules adénine, guanine, cytosine et thymine. De plus, ils doivent être traités par de grands dispositifs de séquençage dans un laboratoire, et cela peut prendre plusieurs jours, voire plusieurs semaines, jusqu'à ce que le résultat soit prêt.

Mais la technologie des nanopores promet de transformer cette technologie et de rendre la technologie de séquençage de l'ADN moins chère et plus rapide, et - maintenant avec la démarche entreprise par l'équipe UW - capable également de gérer des séquences d'ADN plus longues.

La technologie exploite un phénomène naturel trouvé chez les bactéries dont les membranes contiennent de minuscules structures en forme de tunnel qui leur permettent de contrôler le flux de nutriments entrant et sortant de leurs cellules.

Nanopore a une ouverture juste assez grande pour qu'un simple brin d'ADN passe à travers

Pour leur étude, l'équipe UW a utilisé un pore bactérien génétiquement modifié d'un diamètre d'environ un nanomètre - soit un milliardième de mètre - à son point le plus étroit, d'où l'expression «nanopore». Une telle ouverture est juste assez grande pour permettre à un seul brin d'ADN de traverser, un nucléotide à la fois.

Un séquenceur d'ADN nanoporeux a un canal nanopore entre deux solutions salines qui, à l'aide de la tension qui lui est appliquée, force les ions à traverser le canal. Le courant électrique résultant peut alors être mesuré. Mais lorsqu'un brin d'ADN traverse le canal, il modifie le courant en interférant avec le bon écoulement des ions. La quantité d'interférence dépend de laquelle des quatre nucléotides est à l'intérieur du nanopore à ce moment.

Cette technologie a été proposée pour la première fois il y a 20 ans et les scientifiques espéraient que cela conduirait rapidement à une alternative plus rapide et moins coûteuse au séquençage des gènes. Mais leurs efforts pour atteindre un tel Saint Graal étaient en proie à des problèmes - principalement pour identifier avec précision les nucléotides lorsqu'ils traversaient le nanopore. Parfois, un nucléotide est manqué, ou lu plus d'une fois, produisant une lecture imprécise d'une séquence d'ADN.

Mais l'équipe UW a trouvé un moyen de contourner le problème. Leur solution était en deux parties. La première partie consistait à identifier la signature électronique - le modèle unique des changements de courant électrique dans le nanopore - produit lorsque chacune des 256 combinaisons différentes des quatre nucléotides traversait le nanopore.

La deuxième partie consistait à faire correspondre les signatures électroniques générées lorsqu'un segment d'ADN traversait le nanopore avec ceux attendus de séquences d'ADN connues de gènes et de génomes stockés dans une base de données. Une correspondance montrerait que la séquence d'ADN particulière passant par le nanopore était proche ou identique à celle de la base de données.

Les premiers nanopores ont généré des signatures interprétables de longues séquences d'ADN

Ils ont testé leur méthode en utilisant le séquenceur nanopore pour lire le code génétique d'un virus infectant les bactéries appelé bactériophage Phi X 174, qui est souvent utilisé pour tester de nouveaux séquenceurs de génome. Ils ont découvert que leur système nanoporeux était capable de lire des séquences aussi longues que 4 500 nucléotides du code génétique du virus.

Le co-auteur Jay Shendure, professeur agrégé de sciences génomiques chez UW, qui décrit cette réalisation comme "un grand pas en avant", affirme que "c'est la première fois que des nanopores peuvent être utilisés pour générer des signatures interprétables correspondant à de très longues séquences d'ADN" des génomes du monde réel. "

La technologie ne pouvant être utilisée que pour identifier des gènes et des génomes déjà séquencés, elle ne permet pas d'identifier les gènes nouvellement découverts, mais l'équipe est convaincue que ce n'est qu'une question de temps. .

Les fonds des Instituts nationaux de la santé, des instituts nationaux de recherche sur le génome humain et de la National Science Foundation ont aidé à financer le projet.

En juillet 2013, Nouvelles médicales aujourd'hui ont appris comment des chercheurs en Suisse ont mis au point un test rapide pour les bactéries à l'aide de "diapasons" de taille nanométrique, ce qui pourrait réduire le délai nécessaire pour identifier la cause des infections bactériennes à quelques minutes au lieu de quelques minutes. Un tel test pourrait sauver des vies en veillant à ce que les patients souffrant d'infections graves obtiennent immédiatement le bon antibiotique.

Les nourrissons prématurés peuvent présenter un risque plus élevé de maladie cardiaque

Les bébés nés prématurément éprouvent des différences dans la formation de leur c?ur et travaillent à l'âge adulte, par rapport aux bébés nés à terme. Selon une étude publiée dans la revue Circulation, cela entraîne un risque accru de maladie cardiovasculaire plus tard dans la vie. Des chercheurs de l'Université d'Oxford en Angleterre ont étudié 102 nourrissons prématurés dès la naissance, ainsi que 132 nourrissons nés à terme sans complications.

(Health)

La maladie cardiovasculaire peut être détectée plus tôt pendant le sommeil

Un oxymètre de pouls spécialement adapté au doigt peut être utilisé pour détecter les changements de la fonction cardiaque et vasculaire pendant que vous dormez. Une étude pilote portant sur 148 personnes a montré que plus de 80% des patients à haut risque étaient capturés par cette technique de mesure simple et sans risque.

(Health)