Une technique d'imagerie développée à l'Université Duke pourrait permettre de regarder à l'intérieur des cellules et de regarder des dizaines de molécules différentes en action à la fois, en les marquant avec de courts brins d'ADN lumineux qui clignotent selon leur propre rythme.

"L'idée est que tout a son propre rythme cardiaque, " a déclaré le premier auteur Shalin Shah, un doctorat étudiant en génie électrique et informatique et en informatique à Duke. « Nous appelons ces signaux horaires des « codes-barres temporels ». »

Lorsqu'il est attaché à des cellules ou à d'autres objets et observé pendant suffisamment de temps, ces codes-barres pourraient être utilisés pour détecter et distinguer un certain nombre de choses à l'échelle moléculaire, y compris des protéines particulières cachées parmi les dizaines de milliers dont le corps humain a besoin pour fonctionner et se développer.

La technique fonctionne en utilisant les interactions fugaces entre deux brins complémentaires d'ADN lorsqu'ils entrent en collision en solution. Un brin est attaché à une molécule que les chercheurs veulent étudier. L'autre flotte librement et porte un colorant fluorescent qui s'allume lorsque les deux brins s'associent, puis s'assombrit une fois qu'ils se séparent. Vu sous un microscope au fil du temps, la reliure et la déliaison créent un motif clignotant distinct qui, décodé, agit comme une empreinte digitale.

Les techniques traditionnelles distinguent les molécules à l'aide de colorants de différentes couleurs, ou en utilisant une couleur mais des séquences d'ADN différentes et une imagerie par étapes, les laver d'une cible avant de passer à la suivante.

Shah et ses collègues disent qu'ils peuvent faire mieux.

En collaboration avec le professeur d'informatique de Duke John Reif et le chercheur postdoctoral Abhishek Dubey du Oak Ridge National Laboratory, l'approche de l'équipe augmente le nombre de signaux différents qu'il est possible de distinguer avec une seule couleur de colorant. Mais plutôt que de s'appuyer sur plusieurs séquences d'ADN comme les précédentes méthodes à une seule couleur, ils gardent la même séquence du brin flottant librement et modifient à la place des éléments tels que la longueur ou le nombre de séquences répétées sur le brin attaché à la molécule d'intérêt. Cela leur permet de produire des flashs avec des fréquences différentes, durées et luminosité.

Dans un article publié en ligne le 5 avril dans la revue ACS Biologie Synthétique , les simulations informatiques suggèrent qu'il est théoriquement possible de distinguer jusqu'à 56 molécules différentes simultanément, chacun clignote de la même couleur. Et si plusieurs couleurs de teinture sont utilisées, ce nombre de ballons peut atteindre des milliers. Les chercheurs disent que leur technique est également capable de le faire à une fraction du coût des autres méthodes, et sans s'estomper sous l'éblouissement du microscope au fil du temps.

Dans un article d'accompagnement publié le 21 mars dans la revue Lettres nano , l'équipe a également testé leur approche en laboratoire. Shah et Reif ont conçu sept appareils à ADN différents, les attacher à une surface en verre, et les imagé en utilisant la microscopie à fluorescence. Avec moins d'une heure de données, ils ont pu utiliser le comportement de clignotement distinct de chaque appareil pour les distinguer.

"Notre objectif est de développer une solution économique et simple, méthode pourtant puissante, ", a déclaré Shah. "Les signaux d'intensité temporelle émis sont distincts et peuvent agir comme une empreinte digitale."