(PhysOrg.com) -- Les ingénieurs biomédicaux de l'Université de Boston ont mis au point une méthode pour rendre le futur séquençage du génome plus rapide et moins cher en réduisant considérablement la quantité d'ADN requise, éliminant ainsi le coûteux, étape longue et sujette aux erreurs d'amplification de l'ADN.

Dans une étude publiée dans l'édition en ligne du 20 décembre de Nature Nanotechnology, une équipe dirigée par le professeur agrégé de génie biomédical de l'Université de Boston, Amit Meller, détaille les travaux pionniers dans la détection des molécules d'ADN lorsqu'elles traversent les nanopores de silicium. La technique utilise des champs électriques pour alimenter de longs brins d'ADN à travers des pores de quatre nanomètres de large, un peu comme enfiler une aiguille. La méthode utilise des mesures de courant électrique sensibles pour détecter des molécules d'ADN uniques lorsqu'elles traversent les nanopores.

"L'étude actuelle montre que nous pouvons détecter une quantité d'échantillon d'ADN beaucoup plus petite que précédemment rapporté, " a déclaré Meller. "Lorsque les gens commencent à mettre en œuvre le séquençage du génome ou le profilage du génome à l'aide de nanopores, ils pourraient utiliser notre approche de capture de nanopores pour réduire considérablement le nombre de copies utilisées dans ces mesures. »

Actuellement, le séquençage du génome utilise l'amplification de l'ADN pour créer des milliards de copies moléculaires afin de produire un échantillon suffisamment grand pour être analysé. En plus du temps et du coût qu'implique l'amplification de l'ADN, certaines molécules - comme des photocopies de photocopies - sont loin d'être parfaites. Meller et ses collègues de la BU, L'Université de New York et l'Université Bar-Ilan en Israël ont exploité les champs électriques entourant les bouches des nanopores pour attirer de longs, brins d'ADN chargés négativement et faites-les glisser à travers le nanopore où la séquence d'ADN peut être détectée. Puisque l'ADN est attiré par les nanopores à distance, beaucoup moins de copies de la molécule sont nécessaires.

Avant de créer cette nouvelle méthode, l'équipe a dû développer une compréhension de l'électrophysique à l'échelle nanométrique, où les règles qui régissent le monde dans son ensemble ne s'appliquent pas nécessairement. Ils ont fait une découverte contre-intuitive :plus le brin d'ADN est long, plus vite il a trouvé l'ouverture des pores.

"C'est vraiment surprenant, " Meller a dit. " Vous vous attendriez à ce que si vous avez un plus ' alors trouver la fin serait beaucoup plus difficile. En même temps, cette découverte signifie que le système de nanopores est optimisé pour la détection de longs brins d'ADN - des dizaines de milliers de paires de bases, ou même plus. Cela pourrait considérablement accélérer le futur séquençage génomique en permettant l'analyse d'un long brin d'ADN en un seul passage, plutôt que d'avoir à assembler les résultats de nombreux extraits courts.

"Les technologies d'amplification de l'ADN limitent la longueur des molécules d'ADN à moins d'un millier de paires de bases, " ajouta Meller. " Parce que notre méthode évite l'amplification, cela réduit non seulement le coût, temps et taux d'erreur des techniques de réplication de l'ADN, mais permet également l'analyse de très longs brins d'ADN, bien plus longtemps que les limitations actuelles."

Avec cette connaissance en main, Meller et son équipe ont entrepris d'optimiser l'effet. Ils ont utilisé des gradients de sel pour modifier le champ électrique autour des pores, qui a augmenté la vitesse à laquelle les molécules d'ADN ont été capturées et a raccourci le temps de latence entre les molécules, réduisant ainsi la quantité d'ADN nécessaire pour des mesures précises. Plutôt que de flotter jusqu'à ce qu'ils tombent sur un nanopore, Des brins d'ADN ont été canalisés dans les ouvertures.

En augmentant les taux de capture de quelques ordres de grandeur, et en réduisant le volume de la chambre d'échantillonnage, les chercheurs ont réduit le nombre de molécules d'ADN nécessaires d'un facteur 10, 000 - d'environ 1 milliard de molécules d'échantillon à 100, 000.