Lumière sur l'ADN : une méthode de détection rapide, ultrasensible et sans PCR
Un nouveau détecteur d'ADN alimenté par la lumière permet une analyse génétique plus accessible et plus abordable
Les scientifiques de l'Osaka Metropolitan University ont mis au point une technique de détection de l'ADN induite par la lumière, utilisant des particules de sonde hétérogènes, qui permet une analyse génétique ultrasensible et ultrarapide sans avoir recours à l'amplification par PCR. Cette avancée ouvre la voie à des analyses génétiques plus rapides, plus abordables et plus précises dans les domaines de la médecine, des sciences de l'environnement et des diagnostics portables.
La lumière accélère l'hybridation de l'ADN en utilisant des nanoparticules d'or et des microparticules de polystyrène comme sondes pour la détection d'ADN sans PCR.
Osaka Metropolitan University
Pour analyser les modifications de l'ADN, les tests génétiques - qui sont essentiels pour diagnostiquer les maladies infectieuses, détecter les cancers à un stade précoce, vérifier la sécurité alimentaire et analyser l'ADN environnemental - se sont longtemps appuyés sur la PCR (réaction en chaîne de la polymérase) en tant qu'étalon-or. Depuis la pandémie de COVID-19, le terme "PCR" fait partie de notre vocabulaire courant. Mais comme le savent ceux d'entre nous qui en ont fait l'expérience, les tests PCR ne sont ni bon marché ni rapides ; ils nécessitent généralement des laboratoires centralisés, des équipements encombrants et un personnel spécialement formé.
"Notre méthode induite par la lumière détecte l'ADN sans avoir recours à la PCR", écrivent Shuichi Toyouchi, maître de conférences, le professeur Shiho Tokonami, directeur adjoint, et Takuya Iida, directeur de l'Institut de recherche sur le système d'accélération induite par la lumière (RILACS) de l'Université métropolitaine d'Osaka, les principaux auteurs de cette étude.
Contrairement à la PCR, qui amplifie les séquences d'ADN en produisant des millions de copies de l'ADN cible pour la détection, cette méthode détecte directement l'ADN en le concentrant et en améliorant la spécificité grâce à de fortes forces optiques et à l'effet photothermique.
L'équipe a mis au point un système utilisant des particules de sonde hétérogènes, notamment des nanoparticules d'or et des microparticules de polystyrène. Ces sondes sont de courtes séquences d'ADN connues, conçues pour s'hybrider, ou se lier, à des séquences complémentaires de l'ADN cible. Ce processus, connu sous le nom d'hybridation de l'ADN, permet aux brins correspondants de se lier, ce qui rend l'appariement détectable par fluorescence.
Les chercheurs ont ensuite irradié, avec une lumière laser, la solution contenant l'ADN cible et les particules de la sonde. Lorsque la taille des particules correspond à la longueur d'onde du laser, un phénomène appelé diffusion de Mie se produit, générant des forces optiques qui déplacent les particules et accélèrent l'hybridation de l'ADN. Les nanoparticules d'or absorbent la lumière du laser, créant une chaleur localisée, ou effet photothermique, qui renforce encore la spécificité de l'hybridation.
"En utilisant seulement environ cinq minutes d'irradiation de la lumière laser, notre méthode a démontré un grand potentiel pour la détection précise des mutations avec une sensibilité supérieure d'un ordre de grandeur à celle de la PCR numérique", écrivent Toyouchi, Tokonami et Iida.
En éliminant le besoin d'amplification par PCR, cette méthode réduit les coûts, simplifie les tests et accélère les résultats, rendant l'analyse génétique plus accessible dans les applications de la vie quotidienne - des soins de santé et de la sécurité alimentaire à la conservation de l'environnement et au suivi de la santé personnelle.
"Nous souhaitons appliquer cette technologie sans PCR à des diagnostics de cancer à haute sensibilité, à la recherche quantique en sciences de la vie et même à des tests ADN à domicile ou dans l'environnement", a déclaré M. Iida.
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