Les chercheurs de l'UMass Amherst ont repoussé au centuple les limites de l'ingénierie biomédicale grâce à une nouvelle méthode de détection de l'ADN d'une sensibilité sans précédent.
"La détection de l'ADN est au centre de la bio-ingénierie", déclare Jinglei Ping, auteur principal de l'article paru dans Proceedings of the National Academy of Sciences. .
Ping est professeur adjoint de génie mécanique et industriel, professeur adjoint adjoint en génie biomédical et affilié au Centre de surveillance personnalisée de la santé de l'Institut des sciences de la vie appliquées. "Tout le monde veut détecter l'ADN à faible concentration avec une sensibilité élevée. Et nous venons de développer cette méthode pour améliorer la sensibilité d'environ 100 fois sans frais."
Avec les méthodes de détection traditionnelles, dit-il, « le défi consiste essentiellement à trouver l'aiguille dans une botte de foin ». De nombreuses molécules présentes dans un échantillon qui ne sont pas l'ADN cible peuvent interférer avec le résultat.
C'est là que cette méthode est différente. L'échantillon testé est placé dans un champ électrique alternatif. Ensuite, "Nous laissons l'ADN danser", dit-il. "Lorsque les brins d'ADN dansent, ils ont une fréquence d'oscillation spécifique." Les chercheurs peuvent ensuite lire des échantillons pour voir si une molécule se déplace d’une manière qui correspond au mouvement de l’ADN cible et la distinguer facilement des différents schémas de mouvement. Cela fonctionne même lorsqu'il y a une très faible concentration de l'ADN cible.
Cette nouvelle méthode a d’énormes implications pour accélérer la détection des maladies. Premièrement, en raison de sa sensibilité, les diagnostics peuvent être posés à des stades précoces de la progression de la maladie, ce qui peut avoir un impact considérable sur les résultats en matière de santé.
De plus, cette méthode prend quelques minutes, et non des jours, des semaines ou des mois, car elle est entièrement électrique. "Cela le rend adapté aux points de service", dit-il. "Habituellement, nous fournissons des échantillons à un laboratoire et il peut fournir les résultats rapidement ou lentement, selon la vitesse à laquelle ils vont, et cela peut prendre 24 heures ou plus."
Par exemple, il cite comment, lors d’un diagnostic, un échantillon de biopsie est congelé puis envoyé à un laboratoire pour traitement, ce qui peut prendre jusqu’à deux mois. Les résultats quasi instantanés de cette nouvelle méthode signifient que le traitement n'a pas besoin d'attendre les délais de traitement en laboratoire.
Autre avantage :il est portable. Ping décrit l'appareil comme étant de taille similaire à un outil de test de glycémie, ce qui ouvre la porte à des améliorations de la santé à l'échelle mondiale. "Il peut être utilisé dans des endroits où les ressources sont limitées. Je suis allé dans un pays et le médecin se rend généralement dans un village une ou deux fois par an, et maintenant, peut-être qu'ils peuvent avoir une base dotée de ce genre d'outil et ils pourront avoir la possibilité de le tester rapidement et facilement."
Ping est enthousiasmé par l'étendue des applications possibles de cette découverte, déclarant :« L'approche nano-mécanoélectrique peut également être intégrée à d'autres technologies de bio-ingénierie, comme CRISPR, pour élucider les voies de signalisation des acides nucléiques, comprendre les mécanismes de la maladie, identifier de nouvelles cibles médicamenteuses et créer stratégies de traitement personnalisées, y compris des thérapies ciblées sur les microARN."
Xiaoyu Zhang, assistant de recherche diplômé du Ping Lab, fera une présentation orale relative à cette étude lors de la réunion annuelle de la Biomedical Engineering Society le 13 octobre 2023 à Seattle, Washington.
Plus d'informations : Xiaoyu Zhang et al, Approche nanomécanoélectrique pour la détection d'ADN sans étiquette hautement sensible et spécifique, Actes de l'Académie nationale des sciences (2023). DOI : 10.1073/pnas.2306130120
Informations sur le journal : Actes de l'Académie nationale des sciences
Fourni par l'Université du Massachusetts Amherst
