Les scientifiques d’UMass Amherst dévoilent une méthode révolutionnaire de détection d’ADN avec une sensibilité inégalée, offrant des résultats rapides et une portabilité. Cette avancée promet une détection précoce des maladies et une intégration avec des technologies de bio-ingénierie de pointe pour des traitements personnalisés.
Les scientifiques découvrent que laisser de petites quantités de ADN la « danse » peut accélérer la détection des maladies.
Les chercheurs de l’UMass Amherst ont repoussé au centuple les limites du génie biomédical 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 Actes de l’Académie nationale des 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. »
Défis traditionnels et nouvelle approche
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.
Il s’agit de l’appareil qui détecte l’ADN avec une sensibilité 100 fois supérieure aux méthodes traditionnelles utilisant un courant électrique alternatif. Crédits : Xiaoyu Zhang, Xiao Fan, Huilu Bao et Jinglei Ping
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 lorsque la concentration de l’ADN cible est très faible.
Implications pour les soins de santé
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 ne doit pas 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 là 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 qu’ils auront la possibilité de le tester rapidement et facilement.
Possibilités et événements futurs
Ping est enthousiasmé par la vaste gamme d’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 noyaux nucléiques. acide voies de signalisation, comprendre les mécanismes de la maladie, identifier de nouvelles cibles médicamenteuses et créer des 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, WA.
Cette recherche a été soutenue par le Trailblazer Award Ping reçu de l’Institut national d’imagerie biomédicale et de bio-ingénierie.
