Une équipe de scientifiques dirigée par l'Université de Southampton a démontré une nouvelle méthode révolutionnaire de synthèse de gènes - un outil de recherche vital avec des applications dans le monde réel dans tous les domaines, de la croissance d'organes transplantables au développement de traitements contre le cancer.

Les méthodes actuelles de synthèse de gènes font un usage intensif d'enzymes (catalyseurs biologiques naturels) pour connecter de courts brins d'ADN afin de former les brins plus gros qui composent les gènes.

Ces méthodes ont été utilisées pour assembler de très longs brins d'ADN, comme le génome d'un organisme (son ensemble complet de gènes), mais sont limités en raison de leur dépendance aux enzymes. L'un des principaux inconvénients est qu'ils ne permettent pas l'incorporation dans des sites spécifiques de l'ADN d'informations épigénétiques - une couche secondaire d'informations génétiques qui contrôle l'expression (l'activation ou la désactivation) des gènes dans les cellules.

L'information épigénétique joue un rôle important dans plusieurs processus biologiques, y compris des maladies telles que le cancer, ce qui signifie que l'accès aux gènes modifiés épigénétiquement est crucial pour une meilleure compréhension de la maladie et de ses traitements potentiels.

Dans une étude publiée aujourd'hui [lundi 11 septembre] dans la revue Chimie de la nature , scientifiques de l'Université de Southampton, en collaboration avec des partenaires de l'Université d'Oxford et ATDBio (une société de synthèse d'ADN basée à Southampton et Oxford), démontrer une méthode purement chimique pour l'assemblage de gènes qui surmonte les limites des méthodes existantes.

La nouvelle approche repose sur une réaction chimique rapide et efficace (la réaction de cycloaddition alcyne-azide catalysée par le cuivre) connue sous le nom de chimie du clic pour assembler plusieurs fragments d'ADN modifiés dans un gène (un processus appelé ligature de l'ADN clic).

L'ADN de liaison par clic crée des « cicatrices » dans l'épine dorsale de l'ADN, mais des travaux antérieurs de l'équipe ont montré que la fonction du brin d'ADN résultant dans les bactéries et les cellules humaines n'est pas affectée.

Ali Tavassoli, Professeur de biologie chimique à l'Université de Southampton, qui a dirigé l'étude, a déclaré :« Notre approche est une percée importante dans la synthèse de gènes. Nous avons non seulement démontré l'assemblage d'un gène en utilisant la chimie du clic, nous avons également montré que le brin d'ADN résultant est pleinement fonctionnel dans les bactéries, malgré les cicatrices formées par la jonction des fragments.

"La synthèse du génome jouera un rôle de plus en plus important dans la recherche scientifique. Nous pensons que notre approche purement chimique a le potentiel d'accélérer considérablement les efforts dans ce domaine d'une importance vitale, et finalement conduire à une meilleure compréhension des systèmes biologiques."

L'approche chimique signifie également que la synthèse de grands brins d'ADN pourrait être considérablement accélérée et permettre de produire de plus grandes quantités d'un seul gène. Cela pourrait également permettre au processus d'être automatisé, potentiellement réduire le temps et les coûts impliqués.

Co-auteur de l'étude, le professeur Tom Brown, de l'Université d'Oxford, qui est également professeur invité à l'Université de Southampton, a commenté :« La synthèse de gènes modifiés chimiquement, que nous avons atteint par une approche radicalement nouvelle, deviendra de plus en plus important à mesure que les effets de l'ADN modifié épigénétiquement sur l'expression des gènes deviendront clairs.

« Nous avons commencé le travail de base sur la ligature des clics il y a plus de 10 ans, il est donc très satisfaisant d'être maintenant au stade où nous pouvons démontrer cette nouvelle approche réalisable et très efficace de la synthèse des gènes. »