La technologie CRISPR/Cas peut faire plus que modifier les gènes. Une équipe de recherche de l'Université de Fribourg utilise ce que l'on appelle des ciseaux à gènes, que les scientifiques peuvent utiliser pour modifier le matériel génétique, afin de mieux diagnostiquer des maladies telles que le cancer. Dans une étude, les chercheurs introduisent une puce microfluidique qui reconnaît de petits fragments d'ARN, indiquant un type spécifique de cancer plus rapidement et plus précisément que les techniques disponibles jusqu'à présent. Les résultats sont récemment publiés dans la revue scientifique Matériaux avancés .

Ils ont également testé le biocapteur CRISPR sur des échantillons de sang prélevés sur quatre enfants qui avaient reçu un diagnostic de tumeurs cérébrales. "Notre biocapteur électrochimique est cinq à dix fois plus sensible que d'autres applications qui utilisent CRISPR/Cas pour l'analyse d'ARN, " explique l'ingénieur en microsystèmes fribourgeois Dr. Can Dincer. Il dirige l'équipe de recherche avec le biologiste Prof. Dr. Wilfried Weber, de l'Université de Fribourg. « Nous faisons un travail de pionnier en Allemagne et en Europe pour cette nouvelle application des ciseaux à gènes, ", souligne Dincer.

Les molécules courtes appelées microARN (miARN) sont codées dans le génome, mais contrairement à d'autres séquences d'ARN, ils ne sont pas traduits en protéines. Dans certaines maladies, comme le cancer ou la maladie neurodégénérative, Alzheimer, des niveaux accrus de miARN peuvent être détectés dans le sang. Les médecins utilisent déjà les miARN comme biomarqueur pour certains types de cancer. Seule la détection d'une multitude de telles molécules de signalisation permet un diagnostic approprié. Les chercheurs travaillent maintenant sur une version du biocapteur qui reconnaît jusqu'à huit marqueurs d'ARN différents simultanément.

Le biocapteur CRISPR fonctionne comme suit :Une goutte de sérum est mélangée à la solution réactionnelle et déposée sur le capteur. S'il contient l'ARN cible, cette molécule se lie à un complexe protéique dans la solution et active le gène ciseaux, d'une manière similaire à une clé ouvrant une serrure de porte. Ainsi activé, la protéine CRISPR se coupe, ou se fend, les ARN rapporteurs qui sont attachés aux molécules de signalisation, générer un courant électrique. Le clivage se traduit par une diminution des signaux de courant mesurables électrochimiquement et indique si le miARN recherché est présent dans l'échantillon.

"La particularité de notre système, c'est qu'il fonctionne sans réplication de miARN, car dans ce cas, des appareils et des produits chimiques spécialisés seraient nécessaires. Cela rend notre système peu coûteux et considérablement plus rapide que d'autres techniques ou méthodes, " explique Dincer. Il travaille sur de nouvelles technologies de capteurs au Centre de Fribourg pour les matériaux interactifs et les technologies bioinspirées (FIT) et avec le professeur Gerald Urban au Département d'ingénierie des microsystèmes (IMTEK).

Weber, professeur de biologie synthétique au pôle d'excellence CIBSS - le Centre d'études sur la signalisation biologique intégrative de l'Université de Fribourg - souligne à quel point l'environnement interdisciplinaire du CIBSS est important pour un tel développement :« Les biologistes de Fribourg travaillent ensemble sur ces technologies avec leurs collègues des sciences de l'ingénieur et des matériaux. des voies passionnantes vers des solutions."

Les chercheurs visent à développer davantage le système dans environ cinq à dix ans pour devenir le premier test rapide pour les maladies avec des marqueurs de microARN établis qui peuvent être utilisés directement au cabinet du médecin. « Le matériel de laboratoire doit néanmoins devenir plus maniable, " dit Weber.