(PhysOrg.com) -- Des chercheurs de l'Université de Pennsylvanie ont développé une nouvelle méthode électronique pour détecter les microARN isolés de cellules vivantes. Les microARN sont une classe de petites biomolécules qui contrôlent l'expression des gènes en protéines, les « travailleurs » de la cellule. Les microARN agissent en se liant à des ARN messagers spécifiques qui codent pour des protéines, et, en faisant cela, inhibe la synthèse des protéines.

MicroARN, ou des miARN, ont été initialement identifiés chez les vers ronds en 1993. Depuis lors, les biologistes ont découvert que les microARN contrôlent l'expression des gènes, et par conséquent, il existe un immense intérêt pour ces molécules en tant que thérapies potentielles pour faire taire le cancer et les gènes liés à la maladie.

Le problème avec la détection de microARN est que le nombre de copies de microARN dans les cellules est si petit que la détection est assez difficile. L'équipe a développé une méthode pour fabriquer des nanopores dans les membranes de nitrure de silicium les plus minces signalées à ce jour, environ 6 nm d'épaisseur.

D'abord, l'équipe a montré que ces nanopores augmentent la résolution du signal lors de la lecture des molécules d'ADN lorsqu'elles traversent les pores. Après avoir démontré la sensibilité accrue, l'équipe de Penn avait besoin d'une méthode pour isoler un microARN spécifique des cellules.

Ils ont fait équipe avec un groupe dirigé par Larry McReynolds de New England Biolabs.

"Larry et ses collègues ont eu une astuce intéressante :ils utilisent une protéine virale appelée p19 pour lier étroitement des molécules d'ARN duplex aux dimensions exactes des microARN, " Meni Wanunu, un associé de recherche à Penn, mentionné. "Nous avons donc conçu un plan qui utilise cette protéine pour isoler de très petites quantités de microARN spécifiques que nous pouvons ensuite quantifier à l'aide de nos pores."

L'équipe s'est concentrée sur la détection de miR122a, un microARN spécifique du foie chez les mammifères.

Ils ont d'abord démontré que leurs nanopores sont suffisamment fiables pour quantifier les concentrations de ces minuscules molécules qui ne font que 22 bases de long, ou 6 nm de longueur. Après avoir réalisé des membranes ultrafines par gravure locale de nitrure de silicium, le groupe a utilisé des faisceaux d'électrons pour percer les nanopores dans la partie amincie des membranes en nitrure de silicium.

« En utilisant des pores de 3 nm de diamètre, ces molécules d'ARN duplex se faufilent à travers les pores et, ce faisant, chaque molécule produit un joli signal électronique, " a déclaré Wanunu. « Nous avons été ravis, les choses se sont vraiment bien passées. Ce sont les plus petits pores synthétiques dans toutes les dimensions, et il est surprenant de constater à quel point ils sont stables et robustes. Nous les utilisons maintenant régulièrement pour diverses enquêtes; ils sont notre nouvel état de l'art.

L'article, en couverture du numéro de novembre 2010 de Nature Nanotechnologie , montre une molécule de microARN duplex traversant un nanopore très fin fabriqué à Penn.

« C'est merveilleux de voir les améliorations attendues des rapports signal sur bruit en utilisant ces nanopores minces, » Marija Drndić, un professeur agrégé de physique et le chef de groupe sur le projet, mentionné. « Malgré leur maigreur, ils sont assez robustes, et ils semblent fonctionner à chaque fois car ils n'ont pas tendance à piéger les contaminants hydrophobes et ils permettent un écoulement sans entrave à travers eux. Tout cela en fait des candidats idéaux pour diverses applications biophysiques.

L'équipe Penn travaille maintenant sur des méthodes spécifiques pour détecter d'autres petites molécules, ainsi que l'intégration de ces nanopores avec des systèmes fluidiques pour améliorer la sensibilité.

La recherche a été menée par Wanunu, Drndić Tali Dadosh et Vishva Ray de Penn, et Jingmin Jin et McReynolds de New England Biolabs.