Une équipe de recherche internationale dirigée par Michal Hocek de l'Institut de chimie organique et de biochimie de l'Académie tchèque des sciences (IOCB Prague) et l'Université Charles et Ciara K. O'Sullivan de l'Universitat Rovira i Virgili (URV) en Espagne ont développé un roman procédé de marquage d'ADN, qui à l'avenir pourra être utilisé pour le séquençage de l'ADN par détection électrochimique. Les chercheurs ont présenté leurs résultats dans le Journal de l'American Chemical Society .

Une molécule d'ADN comprend quatre blocs de construction de base, nucléotides. L'information génétique portée au sein de la molécule est déterminée par l'ordre des nucléotides. Connaissance de l'ordre de ces blocs de construction, qui est connu comme la séquence d'ADN, est nécessaire pour le diagnostic des maladies et l'analyse médico-légale de l'ADN, par exemple. Malgré les grands progrès de ces dernières années, les méthodes actuelles de séquençage de l'ADN, généralement basé sur un marquage fluorescent, sont encore des techniques chronophages et relativement coûteuses, qui ont quelques limites. Par conséquent, les scientifiques recherchent intensément de nouvelles approches pour simplifier et accélérer le séquençage.

Une approche prometteuse est l'utilisation de la détection électrochimique et des marqueurs redox, qui sont des composés pouvant être oxydés ou réduits sur les électrodes. Une équipe multidisciplinaire de chercheurs de l'IOCB Prague, URV, la Faculté des sciences de l'Université Charles, l'Académie polonaise des sciences, et l'Institut de biophysique de l'Académie tchèque des sciences, avec les étudiants David Kodr et Cansu Pinar Yenice comme premiers auteurs, a maintenant réussi à concevoir et à synthétiser des nucléotides artificiels avec des marqueurs redox attachés spéciaux qui peuvent être oxydés sur une électrode d'or ou de carbone à un potentiel spécifique pour produire un signal mesurable et analytiquement utile. Ces labels sont des carboranes, des structures en cage composées d'atomes de bore et de carbone, dans lequel d'autres atomes métalliques peuvent être incorporés, comme le fer ou le cobalt, affectant leurs propriétés électrochimiques résultantes.

Les nucléotides modifiés ont été conçus pour que l'enzyme ADN polymérase, qui utilise des blocs de construction nucléotidiques disponibles pour construire l'ADN dans une cellule, peuvent les incorporer dans un brin d'ADN nouvellement synthétisé. Ainsi, les chercheurs ont réussi à préparer un brin d'ADN comprenant des nucléotides modifiés. À la fois, chacun des quatre types de nucléotides porte son propre marqueur unique permettant son identification ultérieure. Et là résidait le principal écueil du projet; jusqu'à maintenant, les chercheurs n'avaient toujours réussi à en étiqueter et à mesurer qu'un seul, au plus deux, types de nucléotides marqués redox dans un seul brin d'ADN.

Parce que chacun des nucléotides modifiés porte son propre marqueur, qui lors de la détection électrochimique donne un signal d'oxydation spécifique à des potentiels variables, les différents types de nucléotides peuvent être distingués. De plus, la taille de chaque signal dépend du nombre de copies du nucléotide donné dans l'ADN, ce qui permet alors de déterminer rapidement la représentation relative des nucléotides individuels dans l'ADN mesuré.

Le codage électrochimique nouvellement développé des bases d'ADN offre une gamme d'avantages, comme une instrumentation plus simple et plus abordable et une analyse plus rapide. La méthode est prometteuse pour le séquençage de l'ADN et les applications de diagnostic ainsi que pour le développement de nouvelles puces à ADN.