(Phys.org)—Au cours des cinq dernières années, le séquençage des gènes de nouvelle génération a fait passer le coût de déverrouillage d'un seul génome de 10 millions de dollars à 10 USD, 000. Bien que les économies soient sans précédent, plus peut encore être fait pour réduire encore plus les coûts, un effort qui permettrait une multitude d'applications dans la recherche médicale et les soins de santé.

Meni Wanunu, professeur adjoint de physique à la Northeastern University, affirme que son travail sur le séquençage des nanopores représente l'un de ces efforts. Traditionnellement, Wanunu a utilisé des nanopores comme dispositif de lecture d'ADN, dans lequel un seul brin d'ADN traverse le pore, provoquant des changements minimes du signal électrique environnant qui rend compte de sa structure.

Mais maintenant, il fait le contraire :"Nous utiliserons le nanopore pour maintenir une molécule fixée dans l'espace, " explique Wanunu.

Soutenu par un récent $ 825, 000 bourses des National Institutes of Health, Wanunu appliquera les nanopores à une autre technologie de séquençage qui lit exactement un brin d'ADN à la fois.

Biosciences du Pacifique, partenaire subvention de Wanunu, a conçu un dispositif de séquençage appelé SMRT Cell pour une molécule unique, analyse en temps réel. Les cellules SMRT ont le potentiel de réduire les coûts de séquençage des gènes à 100 $ par génome, mais ils doivent d'abord surmonter des obstacles importants.

Chaque cellule SMRT en aluminium contient 150, 000 trous. Chaque trou mesure 100 nanomètres de large et doit contenir une "polymérase, " une molécule dont la responsabilité native dans une cellule vivante est de répliquer une séquence d'ADN, une base nucléotidique à la fois. Les polymérases sont les meilleurs séquenceurs d'ADN de la nature et les cellules SMRT tirent parti d'une molécule avec des millions d'années d'évolution derrière elle.

Mais selon Wanunu, seulement environ 37 pour cent des trous dans une cellule SMRT peuvent théoriquement contenir exactement une polymérase, car il n'y a pas de technologie pour mettre exactement une polymérase dans chaque trou. Alors que 100 nanomètres peuvent sembler petits, l'un des nanopores de Wanunu est 100 fois plus petit.

L'objectif de la recherche soutenue par la nouvelle subvention est de faire correspondre chaque trou de cellule SMRT avec un seul nanopore. Assis au-dessus du nanopore, chaque polymérase sera attachée à une ancre en dessous, empêchant ainsi le premier de s'envoler.

En s'assurant qu'il y a une seule polymérase dans chaque trou, l'approche nanopore augmentera le nombre de séquences de gènes pouvant être lues en même temps, améliorer le rendement global de la cellule SMRT. De plus, puisque les nanopores sont si petits, il est possible de créer un gradient de tension entre eux, conduire des brins d'ADN chargés vers les trous, et ainsi augmenter la sensibilité du séquenceur aux molécules d'ADN.

"La niche ici est le séquençage de l'ADN natif qui ne peut pas être amplifié, " dit Wanunu. Marqueurs épigénétiques, par exemple, qui reposent sur nos gènes et régulent l'expression, sont perdus lorsque l'ADN est amplifié, un processus standard dans la plupart des technologies de séquençage. En lisant l'ADN un brin à la fois, alors, la cellule SMRT réduirait non seulement les coûts, mais ouvrirait également une nouvelle frontière dans la recherche sur le génome.