Dans un Communication Nature article publié cette semaine, IMEC, le pôle mondial de recherche et d'innovation en nanoélectronique et numérique, décrit un nouveau concept pour l'identification directe de bases d'ADN uniques. La technique a le potentiel de détecter, avec une résolution spatiale sans précédent et sans aucun étiquetage, le code génétique, ainsi que des variations épigénétiques de l'ADN. La combinaison de la fluidique des nanopores et de la spectroscopie Raman améliorée en surface en fait un concept unique et un outil très prometteur pour les biologistes de l'évolution et pour la recherche sur le développement des maladies.

Aujourd'hui, direct, l'identification en temps réel des nucléobases dans les brins d'ADN dans les nanopores est limitée par la sensibilité et la résolution spatiale des stratégies de détection ionique établies. En outre, les techniques établies de séquençage de l'ADN utilisent souvent un marquage fluorescent qui est coûteux et long. Dans son article sur Nature Communications, IMEC a démontré une alternative prometteuse basée sur la spectroscopie optique, sans besoin de marquage et avec la capacité unique d'identifier les nucléobases, individuellement, et incorporé dans un brin d'ADN. La technique est basée sur la nanofluidique pour conduire le brin d'ADN à travers une nanofente plasmonique conçue, et la spectroscopie Raman améliorée en surface pour faire une « empreinte digitale » des nucléobases adsorbées jusqu'au niveau des liaisons moléculaires. Le signal spectroscopique est amélioré à la fois par un revêtement d'or sur le dessus de la nanofente, et la forme technique de la nanofente.

"Le résultat rapporté ici est une étape importante vers une solution de séquençage rapide et direct jusqu'au niveau épigénétique, " a déclaré et Chang Chen, chercheur principal à l'IMEC.

Le signal généré par la spectroscopie Raman contient beaucoup d'informations sur les molécules et les liaisons moléculaires. Non seulement le code ADN peut être « lu », mais aussi des modifications basiques telles que la méthylation, acétylation des histones, et la modification des microARN, qui contiennent des informations plus détaillées sur les variations épigénétiques. De telles variations sont importantes pour les études évolutives car elles influencent l'expression des gènes dans les cellules. De plus, il a été démontré qu'ils ont un impact sur l'origine et le développement de maladies telles que le cancer.

« Nous tirons parti de notre expertise de classe mondiale dans la conception de puces, la technologie de fabrication de plaquettes de silicium de 300 mm et les installations de laboratoire biologique pour développer des solutions sur mesure pour l'industrie des sciences de la vie, " a déclaré Pol Van Dorpe, membre principal du personnel technique. « La solution que nous décrivons ici n'est qu'un exemple des technologies sur lesquelles nous travaillons. Notre boîte à outils comprend des connaissances sur les nanopores, spectroscopie, photonique, détection de molécules uniques et nanofluidique que nous utilisons pour développer des solutions de nouvelle génération pour nos partenaires industriels de la génomique et du diagnostic."