(PhysOrg.com) -- Des scientifiques de l'Imperial College de Londres développent une technologie qui pourrait finalement séquencer le génome d'une personne en quelques minutes seulement, à une fraction du coût des techniques commerciales actuelles.
Les chercheurs ont breveté un premier prototype de technologie qui, selon eux, pourrait conduire à un outil de séquençage d'ADN commercial ultrarapide d'ici dix ans. Leur travail est décrit dans une étude publiée ce mois-ci dans la revue Lettres nano et il est soutenu par le Wellcome Trust Translational Award et la Corrigan Foundation.
La recherche suggère que les scientifiques pourraient éventuellement séquencer un génome entier en une seule procédure de laboratoire, alors qu'à l'heure actuelle, il ne peut être séquencé qu'après avoir été fragmenté au cours d'un processus très complexe et long. Un séquençage rapide et peu coûteux du génome pourrait permettre aux gens ordinaires de percer les secrets de leur propre ADN, révélant leur susceptibilité personnelle à des maladies comme la maladie d'Alzheimer, diabète et cancer. Les professionnels de la santé utilisent déjà le séquençage du génome pour comprendre les problèmes de santé à l'échelle de la population et rechercher des moyens d'adapter des traitements ou des préventions individualisés.
Dr Joshua Edel, l'un des auteurs de l'étude du Département de chimie de l'Imperial College de Londres, a déclaré : « Par rapport à la technologie actuelle, ce dispositif pourrait conduire à un séquençage bien moins cher :quelques dollars, contre 1 million de dollars pour séquencer un génome entier en 2007. Nous ne l'avons pas encore essayé sur un génome entier mais nos premières expériences suggèrent que vous pourriez théoriquement faire un scan complet des 3, 165 millions de bases dans le génome humain en quelques minutes, offrant d'énormes avantages pour les tests médicaux, ou des profils ADN pour le travail de police et de sécurité. Il devrait être nettement plus rapide et plus fiable, et serait facile à mettre à l'échelle pour créer un appareil capable de lire jusqu'à 10 millions de bases par seconde, par rapport aux 10 bases par seconde typiques que vous obtenez avec les techniques actuelles en temps réel à molécule unique."
Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont démontré qu'il est possible de propulser un brin d'ADN à grande vitesse à travers un minuscule trou de 50 nanomètres (nm) - ou nanopore - découpé dans une puce de silicium, utilisant une charge électrique. Au fur et à mesure que le brin sort de l'arrière de la puce, sa séquence codante (bases A, C, T ou G) est lu par une 'jonction d'électrode tunnel'. Cet écart de 2 nm entre deux fils supporte un courant électrique qui interagit avec le signal électrique distinct de chaque code de base. Un ordinateur puissant peut alors interpréter le signal du code de base pour construire la séquence du génome, permettant de combiner pour la première fois toutes ces techniques bien documentées.
Le séquençage à l'aide de nanopores a longtemps été considéré comme le prochain grand développement de la technologie de l'ADN, grâce à son potentiel de séquençage haut débit et haute capacité. Cependant, les conceptions pour un lecteur précis et rapide n'ont pas été démontrées jusqu'à présent.
Co-auteur Dr Emanuele Instuli, du Département de chimie de l'Imperial College de Londres, a expliqué les défis auxquels ils ont été confrontés dans cette recherche :« Faire passer le brin d'ADN à travers le nanopore, c'est un peu comme aspirer des spaghettis. Jusqu'à présent, il était difficile d'aligner avec précision la jonction et le nanopore. De plus, l'ingénierie des fils d'électrode avec de telles dimensions approche l'échelle atomique et est effectivement à la limite de l'instrumentation existante. Cependant, dans cette expérience, nous avons pu transformer deux minuscules fils de platine en une jonction d'électrode avec un espace suffisamment petit pour permettre au courant électronique de circuler entre eux. »
Cette technologie aurait plusieurs avantages distincts par rapport aux techniques actuelles, selon le co-auteur, Aleksandar Ivanov du département de chimie de l'Imperial College de Londres :« Le séquençage nanopore serait un procédure simple, contrairement aux méthodes commerciales disponibles, qui nécessitent des processus chimiques longs et destructeurs pour décomposer et reproduire de petites sections des molécules d'ADN afin de déterminer leur séquence. En outre, ces puces de silicium sont incroyablement durables par rapport à certains des matériaux les plus délicats actuellement utilisés. Ils peuvent être manipulés, lavés et réutilisés plusieurs fois sans dégrader leurs performances."
Dr Tim Albrecht, un autre auteur de l'étude, du Département de chimie de l'Imperial College de Londres, dit :« La prochaine étape sera de différencier les différents échantillons d'ADN et, finalement, entre les bases individuelles au sein du brin d'ADN (c'est-à-dire un véritable séquençage). Je pense que nous connaissons la voie à suivre, mais c'est un projet difficile et nous devons franchir de nombreuses étapes supplémentaires avant que notre vision ne puisse se réaliser."
