Tiny DNA Reader annonce un séquençage rapide et économique

La perspective d'une médecine personnalisée abordable utilisant le «séquençage du génome pendant que vous attendez» s'est rapprochée cette semaine lorsqu'une étude menée par un professeur de physique de l'Université de Washington a montré comment un minuscule capteur nanométrique pouvait lire la séquence d'une seule molécule d'ADN. cela promet d'être bon marché et rapide.
Une telle technique pourrait rendre le séquençage de l'ADN plus largement disponible, permettant à la médecine personnalisée d'aider les individus à découvrir s'ils sont sensibles au cancer, au diabète, à la dépendance et à d'autres maladies présentant des facteurs de risque génétiques.
Jens Gundlach, qui se décrit comme un physicien expérimental ayant des intérêts en physique fondamentale et en biophysique, et ses collègues, écrivent sur leur travail dans le numéro en ligne du 26 mars de Nature Biotechnologie.
Ils décrivent comment, en attachant un moteur moléculaire à une ouverture de protéine nanoporeuse, ils ont réussi à faire passer un brin d'ADN à travers le pore, un nucléotide à la fois, leur permettant de lire les minuscules courants ioniques caractéristiques de chaque nucléotide, d'une manière qui rappelle des anciennes machines à bande utilisées pour lire des informations transmises par des lignes télégraphiques.
Gundlach a déclaré aux médias que leur travail montre "un chemin clair vers une plate-forme de séquençage réalisable et facile à produire".
Dans leur article, l'équipe décrit l'utilisation de la nouvelle technique nanoporeuse pour identifier correctement six séquences d'ADN déjà connues, d'une longueur comprise entre 42 et 53 nucléotides.
Ils avaient déjà génétiquement modifié la protéine nanopore à partir d'une bactérie appelée Mycobacterium smegmatis porin A (MspA), qui a une ouverture d'environ un milliardième de mètre, juste assez grande pour permettre le passage d'un seul brin d'ADN.
Ils ont enfermé le pore MspA dans une membrane bicouche lipidique et ont baigné le tout dans du chlorure de potassium. L'application d'une tension à la membrane crée un courant ionique qui traverse le pore de la protéine, de sorte que, lorsque les molécules passent à travers l'ouverture, elles génèrent un petit changement détectable de courant.
L'idée de la technologie des nanopores pour accélérer le séquençage de l'ADN (cela réduit le nombre d'étapes nécessaires, par exemple lors de la lecture du génome d'une personne) n'est pas nouvelle. De nombreux centres de recherche privés et universitaires y travaillent.
Mais ce qui rend ce système différent, c’est qu’il permet au brin d’ADN d’être tiré à travers un nucléoétide à la fois, à un rythme suffisamment lent pour identifier chacun des quatre nucléotides, cytosine, guanine, adénine ou thymine de son signature ionique caractéristique. .
Les systèmes antérieurs n'ont pas été en mesure de distinguer les quatre nucléotides différents.
Gundlach a dit:
"Le moteur tire le brin à travers le pore à une vitesse gérable de plusieurs dizaines de millisecondes par nucléotide, ce qui est assez lent pour pouvoir lire le signal actuel."
L'équipe a créé le moteur à partir d'une enzyme de réplication du virus appelée ADN polymérase du bactériophage (DNAP) phi29.
Des chercheurs de l'Université de Californie à Santa Cruz avaient essayé un moteur utilisant cette enzyme, mais ils utilisaient un pore différent qui ne pouvait pas distinguer les nucléotides.
L'équipe suggère que la technique pourrait être utilisée pour détecter les changements épigénétiques dans l'ADN. Les changements épigénétiques sont importants pour des choses comme le cancer: ils montrent comment les instructions contenues dans l'ADN peuvent être exprimées différemment dans les cellules.
La capacité de repérer les modifications épigénétiques "est l'un des charmes de la méthode de séquençage nanopore", a déclaré Gundlach.
Un programme dirigé par l'Institut national de recherche sur le génome humain (NHGRI) a permis de financer la recherche. Le programme vise à trouver un moyen de séquencer l'ADN individuel pour moins de 1 000 $.
Grundlach a déclaré que le champ "évoluait rapidement". Au début du programme NHGRI, le coût d'une séquence d'ADN individuelle aurait été de six chiffres. Maintenant, "avec des techniques comme celle-ci, il pourrait s’agir d’un projet de génome de 10 ou 15 minutes", at-il déclaré.
Écrit par Catharine Paddock PhD

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