Plus petite, plus rapide, briquet, moins cher" - c'est le mantra du biochimiste et ingénieur débutant de l'Université de Virginie James Landers.

Il utilise une subvention de trois ans du bureau des capacités émergentes et de prototypage du département américain de la Défense pour concevoir, tester et construire un instrument d'analyse ADN automatisé assez petit et assez léger pour tenir dans un sac à dos, et capable d'accomplir une grande partie de ce qu'un laboratoire central à grande échelle peut faire - mais plus rapidement, sur site, et beaucoup moins cher.

L'Institut de recherche appliquée de l'UVA a joué un rôle essentiel dans l'identification et l'obtention du financement de la recherche.

"L'objectif de mon laboratoire est de développer une technologie de laboratoire sur disque avec une instrumentation fonctionnant sur batterie, " Landers a dit. " L'instrument doit peser moins de 10 livres, être à peu près de la taille de trois rames de papier d'imprimante, et coûte un ordre de grandeur inférieur à la technologie actuelle. Il sera capable d'effectuer une analyse ADN et une comparaison avec une base de données de profils embarquée en moins de 30 minutes. Tels étaient nos ordres de marche."

Landers et son équipe, qui comprend des professeurs et des étudiants des départements de génie mécanique et électrique et d'autres affiliés à la start-up TeGrex basée à UVA, sont en bonne voie. L'instrument en cours de développement utilise la microélectronique et un matériel miniaturisé unique pour faire fonctionner le disque, et est conçu pour permettre l'analyse sur le terrain d'échantillons de tissus provenant essentiellement de n'importe où dans le monde, des champs de bataille aux scènes de crime, et pourrait avoir de larges applications dans les milieux médicaux.

Landers – qui a commencé sa carrière en tant que biochimiste, et occupe des postes de professeur dans les départements de chimie de l'UVA, Pathologie et génie mécanique - a consacré une grande partie de sa carrière à la miniaturisation des processus de laboratoire standard afin qu'ils puissent être accomplis simplement, à moindre coût et rapidement par des techniciens de terrain peu formés.

La nouvelle technologie de laboratoire sur disque qu'il développe analysera des échantillons secs ou humides - tels que des cellules prélevées à l'intérieur de la bouche - pour fournir une analyse rapide, profil ADN bon marché et facile d'un sujet à l'aide d'un ensemble d'électronique d'apparence simple mais sophistiqué monté sur ce qui est essentiellement un DVD modifié numérisable au laser qui est ensuite placé dans la taille d'une boîte à chaussures, instrument semblable à une centrifugeuse.

"L'appareil sera capable d'extraire l'ADN d'un petit échantillon de tissu, amplifier la séquence du gène et générer une empreinte ADN en 30 à 45 minutes - environ la moitié du temps de la technologie actuelle, " a déclaré Landers. " Il examine 20 emplacements de séquences de gènes sur les chromosomes, où le dimensionnement des séquences répétées fournit une empreinte ADN statistiquement pertinente qui est complètement unique à chaque individu échantillonné. C'est le genre de données qui tiennent dans les affaires pénales."

Actuellement, des échantillons de scènes de crime et de suspects sont envoyés à des laboratoires médico-légaux pour analyse, qui peut prendre des heures, des jours ou des semaines, en fonction du temps de trajet, la disponibilité des techniciens, arriérés et autres facteurs. Mais dans de nombreux États, dont Virginie, la police ne peut détenir les suspects que pendant quatre heures. Souvent, les suspects sont libérés avant que leur profil ADN ne soit acquis et comparé aux bases de données ADN criminelles, ou trouvé pour n'avoir aucune correspondance.

"Avec la technologie que nous développons, l'analyse et la mise en correspondance des listes de surveillance peuvent se faire sur site, presque immédiatement, puis les données téléchargées pour une éventuelle correspondance sur les bases de données ADN nationales ou locales, " Landers a déclaré. "Dans de nombreux cas, cela pourrait faciliter une décision rapide d'arrestation ou de libération par la police.

"Nous pouvons également apporter cette technologie au monde civil d'une manière puissante. Les applications médicales sont nombreuses."

Landers s'associe déjà à un centre de transplantation d'organes multiples à Toronto pour envisager la possibilité d'utiliser la technologie pour la surveillance à domicile des effets de l'immunosuppression sur les receveurs post-greffe, une étape critique pour augmenter les chances d'une transplantation réussie.

La technologie de laboratoire sur disque pourrait également être utilisée dans les bureaux cliniques généraux pour une gamme de tests, comme pour déterminer une souche de virus de la grippe, infection bactérienne, même pour identifier des formes de cancer ou d'autres défauts génétiques.

« Vous pouvez imaginer un patient se rendant chez un médecin, fournir un échantillon de sang ou de salive, retourner dans la salle d'attente ou prendre une tasse de café, et 30 minutes plus tard en discutant du résultat avec le médecin, " Landers a déclaré. " Cette technologie offre vraiment la possibilité d'améliorer radicalement la vitesse à laquelle nous pouvons analyser l'ADN, à moindre coût, presque partout."