L'affirmation selon laquelle la technologie des nanopores est sur le point de rendre l'analyse de l'ADN si rapide et bon marché que le génome entier d'une personne pourrait être séquencé en quelques minutes et à une fraction du coût des méthodes commerciales disponibles, a abouti à une écrasante académique, industriel, et l'intérêt mondial. Mais un examen par le physicien de la Northeastern University Meni Wanunu, publié dans un numéro spécial sur le séquençage des nanopores dans Examens de la physique de la vie , se demande si les obstacles techniques restants peuvent être surmontés pour créer un appareil commercial facile à produire.

Plus tôt cette année, Oxford Nanopore Technologies, l'une des sociétés pionnières des découvertes de séquençage, ont annoncé qu'ils s'attendent à ce que le séquençage des brins de nanopores atteigne un génome de 15 minutes d'ici 2014 à un coût de 1 $, 500. C'est loin des 10 millions de dollars qu'il en coûtait pour séquencer un génome entier il y a à peine 5 ans.

Depuis que l'idée du séquençage des nanopores a été proposée pour la première fois au milieu des années 1990, d'énormes progrès ont été réalisés. L'idée de base est extrêmement simple :un seul fil d'ADN passe à travers un minuscule trou de la taille d'une molécule (ou nanopore) et les différentes bases d'ADN sont identifiées en séquence lorsqu'elles se déplacent à travers le pore.

Mais selon Wanunu, la réalité de la manipulation d'une technologie basée sur des pores si minuscules que 25, 000 d'entre eux peuvent tenir côte à côte sur un cheveu humain s'est avéré une tâche ardue. Le principal défi a été de ralentir le processus et de contrôler le mouvement du brin d'ADN à travers le pore à un rythme suffisamment lent pour rendre les bases d'ADN individuelles lisibles et utilisables. Une nouvelle approche utilisant le mouvement contrôlé par des enzymes, développé pour surmonter ce problème, a ses propres inconvénients, notamment une faible activité enzymatique entraînant une processivité limitée et un mouvement avant-arrière incontrôlé.

Un autre dilemme majeur est de savoir si les pores protéiques ou à l'état solide constituent la technique la plus prometteuse. En premier, les protéines poreuses naturelles ont été étudiées. Mais au début des années 2000, présenté comme offrant une meilleure capacité et flexibilité, divers nanopores à l'état solide en silicium ou en graphène ont été testés. « Étant donné que les canaux protéiques à inclusions lipidiques et les nanopores à l'état solide présentent des inconvénients, il sera intéressant de voir quel appareil, ou quelle combinaison d'appareils, sera disponible dans les années à venir, si seulement, " dit Wanunu.

En ce moment, il y a encore de nombreux obstacles à surmonter, il ajoute, y compris l'incapacité des nanopores à fournir des informations spectroscopiques sur l'identité d'une molécule, incertitudes quant à savoir si la translocation se produit à une vitesse constante, et les complications de l'obstruction des pores.

Écrivant dans un commentaire publié dans le même numéro, John Kasianowicz du National Institute of Standards and Technology aux États-Unis, un pionnier dans le domaine, convient que de nombreux défis restent à relever :« Il reste en effet encore de nombreux problèmes à résoudre afin de permettre des dispositifs de détection électroniques pratiques à base de nanopores. Cependant, en comprenant mieux la voie déjà tracée dans ce domaine naissant, le voyage semblera, espérons-le, un peu moins intimidant, "

Dans un dernier commentaire sur la critique de Wanunu, le fondateur et directeur d'Oxford Nanopore, Hagan Bayley, regarde vers l'avenir :« À plus long terme, en utilisant des pores à l'état solide… il peut être possible de lire des séquences d'ADN en microsecondes plutôt qu'en millisecondes par base. Cela pourrait être fait en utilisant des courants tunnel ou d'autres caractéristiques des bases d'ADN pour lesquelles le graphène - avec ses propriétés électroniques inhabituelles - pourrait, après un développement supplémentaire, fournir un substrat supérieur et, ce faisant, offrir un autre bond en avant au sommet d'une décennie de progrès sans précédent. ."