Les médecins utilisent de plus en plus les signatures génétiques pour diagnostiquer les maladies et déterminer le meilleur traitement, mais l'utilisation du séquençage de l'ADN et d'autres techniques pour détecter les réarrangements génomiques reste coûteuse ou limitée en termes de capacités. Cependant, une percée innovante développée par des chercheurs du Virginia Commonwealth University Massey Cancer Center et du département de physique VCU promet de diagnostiquer les mutations du réarrangement de l'ADN à une fraction du coût avec une précision améliorée.

Dirigé par le physicien VCU Jason Reed, Doctorat., l'équipe a développé une technique qui combine un processus appelé réaction en chaîne par polymérase numérique (dPCR) avec la microscopie à force atomique à grande vitesse (HSAFM) pour créer une image avec une résolution à l'échelle nanométrique telle que les utilisateurs peuvent mesurer les différences de longueur des gènes dans une séquence d'ADN. Ces variations de la longueur des gènes, connu sous le nom de polymorphismes, peut être la clé pour diagnostiquer avec précision de nombreuses formes de cancer et de maladies neurologiques.

Une étude détaillant la méthode a été récemment publiée dans la revue ACS Nano , et l'équipe de recherche a présenté ses résultats lors des réunions annuelles de l'Association of Molecular Pathology et de l'American Society of Hematology. Des recherches antérieures détaillant la technologie HSAFM ont été décrites par le VCU Massey Cancer Center en 2017.

"La technologie nécessaire pour détecter les réarrangements de séquences d'ADN est coûteuse et limitée en disponibilité, pourtant, la médecine s'appuie de plus en plus sur les informations qu'elle fournit pour diagnostiquer et traiter avec précision les cancers et de nombreuses autres maladies, " dit Jason Reed, Doctorat., membre du programme de recherche en biologie du cancer du VCU Massey Cancer Center et professeur agrégé au département de physique du VCU College of Humanities and Sciences. "Nous avons développé un système qui combine un processus de laboratoire de routine avec un microscope atomique peu coûteux mais puissant qui offre de nombreux avantages par rapport au séquençage d'ADN standard pour cette application, à une fraction du prix."

La dPCR utilise l'enzyme ADN polymérase pour cloner de manière exponentielle des échantillons d'ADN ou d'ARN pour une expérimentation ou une analyse ultérieure. L'échantillon est ensuite placé sur une plaque atomiquement plane pour inspection à l'aide de HSAFM, qui fait glisser un stylet microscopique extrêmement pointu semblable à l'aiguille d'un tourne-disque à travers l'échantillon pour créer des mesures précises au niveau moléculaire. La technique a été adaptée par l'équipe de Reed pour utiliser des lasers optiques, comme ceux d'un lecteur DVD, pour traiter des échantillons à un rythme des milliers de fois plus rapide que la microscopie à force atomique typique. Les chercheurs ont ensuite développé un code informatique pour tracer la longueur de chaque molécule d'ADN.

L'équipe affirme que chaque réaction dPCR coûte moins d'un dollar à numériser à l'aide de sa technique.

Pour démontrer l'utilité clinique du procédé, Reed s'est associé à Amir Toor, MARYLAND., hématologue-oncologue et membre du programme de recherche en Thérapeutique Développementale à Massey, et Alden Chesney, MARYLAND., professeur agrégé de pathologie au Département de pathologie de l'École de médecine VCU. Ensemble, ils ont comparé la technique de Reed au test standard actuel pour diagnostiquer les polymorphismes de longueur d'ADN dans le gène FLT3 chez les patients atteints de leucémie myéloïde aiguë. Les patients porteurs de ces mutations ont généralement une maladie plus agressive et un mauvais pronostic par rapport aux patients sans mutation.

La technique de Reed a identifié avec précision les mutations du gène FLT3 dans tous les échantillons et correspond aux résultats du test de référence actuel (LeukoStrat CDx FLT3 Mutation Assay) en mesurant la longueur des segments de gène. Cependant, contrairement au test actuel, L'analyse de Reed rapporte également la fraction allèle variante (VAF). Le VAF peut montrer si la mutation est héréditaire et permet la détection de mutations qui pourraient potentiellement être manquées par le test actuel.

"Nous avons choisi de nous concentrer sur les mutations FLT3 car elles sont difficiles à diagnostiquer, et le dosage standard est limité en capacité, " dit Reed. "Nous prévoyons de continuer à développer et à tester cette technologie dans d'autres maladies impliquant des mutations structurelles de l'ADN. Nous espérons qu'il s'agira d'un outil puissant et rentable pour les médecins du monde entier traitant le cancer et d'autres maladies dévastatrices causées par des mutations de l'ADN. »