L'effet opto-électrique peut être utilisé pour contrôler le passage de molécules d'ADN à travers des capteurs à nanopores, conduisant ainsi à une détection et un séquençage plus précis des molécules d'ADN individuelles.
Un jour, les médecins pourront créer des plans de traitement médical personnalisés basés sur l'ADN d'un patient, identifier la cause de la maladie d'un patient et s'assurer que le traitement ne provoquera pas de réaction allergique mortelle. Grâce au Technion, le professeur Amit Meller, la fantaisie est un pas de plus vers la réalité
La clé de cette médecine révolutionnaire basée sur l'ADN est le décodage rapide et précis du génome d'un patient. Un génome est la séquence unique de molécules spéciales le long d'une chaîne d'ADN qui indique à la machinerie d'une cellule quelles protéines produire, et quand. Ces molécules cruciales du génome sont appelées « bases nucléiques, " et sont connus sous le nom d'adénine, thymine, cytosine, et la guanine (ou A, T, C, et G, pour faire court). Le professeur Meller et son équipe ont développé un moyen d'enregistrer l'As, Ts, Cs, et Gs dans l'ADN d'une personne en forçant une molécule d'ADN à glisser à travers un petit trou – appelé « nanopore » – dans une minuscule puce de silicium de la taille d'une tête de clou.
(À quel point un nanopore est-il petit ? Il mesure entre 2 et 5 nanomètres, ou des milliardièmes de mètre, en diamètre. En comparaison, un cheveu humain mesure 100 micromètres, ou des millionièmes de mètre, en diamètre.)
Les scientifiques commencent par tremper les molécules d'ADN dans une combinaison d'eau et de molécules de sel chargées électriquement. Lorsque l'eau salée s'écoule à travers le nanopore, il crée un courant électrique. Lorsqu'une molécule d'ADN traverse le pore, cependant, le courant est interrompu. Et, la quantité de perturbations de courant dépend de A, T, C, ou G est dans le pore.
Par conséquent, lire la séquence des nucléobases, un scientifique doit simplement découvrir à quel point chaque base perturbe le courant électrique. Avec ces informations, il pouvait lire la séquence des bases d'ADN simplement en enregistrant la séquence de perturbations électriques lors du passage d'une molécule d'ADN. Il y a un hic, bien que. "Pour faire ça, chaque base doit rester dans le pore assez longtemps pour indiquer très clairement combien de courant elle bloque, afin que l'on puisse identifier correctement la nucléobase, " dit le Pr Meller.
Mais l'ADN se déplace généralement trop rapidement à travers les nanopores pour que Meller et son équipe puissent le décoder. Pour ralentir l'ADN, ils ont braqué un laser vert - pas plus puissant que les pointeurs laser utilisés dans les salles de classe - au niveau du pore, ce qui lui a donné une charge électrique négative. Le nanopore a ensuite attiré les atomes de potassium chargés positivement dans l'eau salée. Ces atomes, avec un peu d'eau, déplacé vers le pore, créant un flux qui bloquait le mouvement de l'ADN. "Donc, qui crée une force de traînée sur l'ADN, le ralentir pour que chaque base se place plus longtemps dans le nanopore, " dit le Pr Meller.
Cette méthode de lecture des séquences d'ADN est encore en cours de développement en laboratoire. Mais Meller envisage un avenir dans lequel la puce nanopore pourrait être intégrée dans un appareil portable – de la taille d'un smartphone – qui pourrait être apporté directement au patient.
L'équipe de recherche du Technion a collaboré avec des collègues de l'Université de Boston sur ce projet. Les résultats de l'équipe ont été publiés dans l'édition en ligne du 3 novembre de Nature Nanotechnologie .
