(Phys.org) —Un système de détection développé à Cambridge est commercialisé au Royaume-Uni pour une utilisation séquençage d'ADN à faible coût, qui rendrait la prédiction et le diagnostic de la maladie plus efficaces, et un traitement individualisé plus abordable.

Dr Ulrich Keyser du Laboratoire Cavendish de l'Université, avec le doctorant Nick Bell et d'autres collègues, a développé un système qui combine un nanopore à l'état solide avec une technique connue sous le nom d'origami d'ADN, pour une utilisation dans le séquençage de l'ADN, détection de protéines et d'autres applications. La technologie a été concédée sous licence pour le développement et la commercialisation à la société britannique Oxford Nanopore, qui se développe portable, dispositifs de séquençage d'analyse d'ADN à faible coût.

La technologie Nanopore a le potentiel de révolutionner le séquençage de l'ADN et l'analyse d'une gamme d'autres molécules biologiques, fournir des améliorations spectaculaires de la puissance, coût et rapidité par rapport aux méthodes actuelles.

Un nanopore est un trou extrêmement petit - entre un et 100 nanomètres de diamètre - généralement contenu dans une membrane entre deux chambres contenant une solution saline et la molécule d'intérêt. Lorsque les molécules traversent les nanopores, ils perturbent un courant ionique à travers le nanopore et cette différence de signaux électriques permet aux chercheurs de déterminer certaines propriétés de ces molécules.

Durant la dernière décennie, les chercheurs ont étudié diverses méthodes de construction de nanopores afin d'améliorer la précision et la fiabilité. Un élément clé de ceci est la capacité de contrôler finement la forme et la chimie de surface des nanopores, ce qui maximiserait la sensibilité et faciliterait l'identification d'une gamme plus large de molécules.

Actuellement, il existe deux principaux types de nanopores utilisés :les nanopores à l'état solide construits en fabriquant de minuscules trous dans le silicium ou le graphène avec un équipement à faisceau d'électrons; et des nanopores biologiques fabriqués en insérant des protéines formant des pores dans une membrane biologique telle qu'une bicouche lipidique.

Les nanopores biologiques sont bon marché et faciles à fabriquer en grandes quantités de pores identiques. Il est possible grâce au génie génétique de définir leur structure au niveau atomique, faire varier les pores pour l'analyse de différentes molécules cibles. Cependant, ils ne conviennent qu'à une gamme limitée d'applications, et peuvent être remplacés au fil du temps par des nanopores à l'état solide. Maintenant, les nanopores à l'état solide sont difficiles à fabriquer et ne sont pas aussi sensibles que les nanopores biologiques, car il est difficile de positionner des groupes chimiques spécifiques sur la surface.

En collaboration avec des chercheurs de l'Université Ludwig Maximilian de Munich, Le Dr Keyser et son équipe ont développé un nanopore hybride qui combine un matériau à l'état solide, comme le silicium ou le graphène, et ADN origami - petit, des formes bien contrôlées faites d'ADN.

"Les structures d'origami d'ADN peuvent être formées dans n'importe quelle forme, permettant un contrôle très précis de la taille et de la forme du pore, pour que seules les molécules d'une certaine forme puissent passer, " explique le Dr Keyser. " Ce niveau de contrôle permet une analyse beaucoup plus détaillée de la molécule, ce qui est particulièrement important pour des applications telles que le phénotypage ou le séquençage de gènes."

Étant donné que des séquences complémentaires d'ADN peuvent se lier les unes aux autres, les structures en origami peuvent être personnalisées pour que les groupes fonctionnels, des composés fluorescents et d'autres adaptateurs moléculaires peuvent être ajoutés aux brins d'ADN avec une précision inférieure au nanomètre, amélioration de la sensibilité et de la fiabilité. En outre, des centaines de milliards de structures d'origami auto-assemblables peuvent être produites en même temps, avec des rendements allant jusqu'à 90 pour cent.

Des recherches récentes de l'équipe, publié dans la revue Laboratoire sur puce , a montré que jusqu'à 16 mesures peuvent être prises simultanément, permettant un débit de données beaucoup plus élevé et le criblage de différentes structures d'origami d'ADN.