La technologie développée par la KAUST utilise des stratégies simples de biologie moléculaire pour rechercher les régions génomiques suspectées d'abriter des mutations, des délétions ou des réarrangements complexes. Crédit : @ 2024 KAUST
Le NanoRanger de KAUST fournit un diagnostic rapide et précis des troubles génétiques mendéliens, en identifiant efficacement les points d'arrêt génétiques critiques.
Malgré les progrès rapides réalisés dans le domaine des tests génétiques au cours des dernières décennies, plus de la moitié des personnes dans le monde chez qui on suspecte des troubles génétiques mendéliens ne disposent pas d'un diagnostic moléculaire précis. D'autres subissent des tests pendant plus de six ans avant qu'un diagnostic ne soit posé. Aujourd'hui, les chercheurs et scientifiques de la KAUST Arabie Saoudite ont développé NanoRanger, une méthode précise et rapide permettant de diagnostiquer génétiquement de telles maladies en quelques heures.
« Un diagnostic génomique précis et efficace est nécessaire de toute urgence pour améliorer les résultats des patients et faciliter le dépistage des porteurs », explique Yingzi Zhang, doctorante à la KAUST, supervisée par Mo Li. « Cette étude s'inscrit dans la Vision 2030 de l'Arabie saoudite, qui vise à faire progresser les soins de santé grâce à l'innovation pour améliorer la qualité de vie de tous les citoyens. »
Comprendre les troubles mendéliens et les difficultés de diagnostic
Les troubles mendéliens, notamment les troubles du système nerveux et du développement intellectuel, sont causés soit par une altération d’un gène particulier, soit par un réarrangement anormal d’un segment du génome. Chaque maladie a un « point de rupture » spécifique, c’est-à-dire l’emplacement génomique d’une variante structurelle où ADN est supprimé, réorganisé ou inversé.
Bien que ces variantes puissent être identifiées à l'aide de techniques de dépistage traditionnelles, la complexité des réarrangements fait qu'elles passent souvent inaperçues. Les maladies mendéliennes sont héréditaires, en particulier si les deux parents sont porteurs du même segment défectueux. Ces maladies sont plus fréquentes dans les régions où les mariages entre individus apparentés (consanguinité) sont fréquents.
La technique NanoRanger : améliorer les tests génétiques
« NanoRanger utilise des stratégies simples de biologie moléculaire pour « extraire » les régions génomiques suspectées d'abriter des mutations, des suppressions ou des réarrangements complexes », explique Li.
Cette technique est peu coûteuse et ne nécessite qu'une petite quantité d'ADN d'un patient ou d'un porteur suspecté. NanoRanger prélève un échantillon d'ADN génomique et utilise des ciseaux moléculaires appelés enzymes de restriction pour fragmenter l'ADN en morceaux ayant les mêmes séquences terminales. Ces morceaux sont ensuite auto-assemblés en cercles et amplifiés, ce qui facilite le ciblage et le séquençage des régions génomiques d'intérêt à l'aide de la technologie de séquençage à lecture longue d'Oxford Nanopore Tecnologies.
Avancées et orientations futures du diagnostic génétique
« Grâce à notre outil d’analyse de données développé sur mesure, NanoRanger cartographie avec précision les points de rupture à une résolution d’une seule paire de bases, fournissant une image détaillée qui aide à diagnostiquer la maladie génétique », explique Zhang. « Le diagnostic peut être posé en seulement 12 minutes après le séquençage initial, ce qui change la donne. »
Dans le cadre d'essais réalisés en collaboration avec un groupe de cliniciens saoudiens dirigé par Fowzan Alkuraya au King Faisal Specialist Hospital & Research Center, NanoRanger a réussi à identifier des points de rupture précis dans 13 cas familiaux de troubles génomiques qui n'avaient pas été détectés par les tests génétiques conventionnels. À l'aide de ces points de rupture, les chercheurs ont ensuite examiné le statut de porteur des membres de la famille apparentés et de 1 000 individus saoudiens en bonne santé.
Cette méthode de test a incité un couple saoudien participant à l'essai à opter pour la fécondation in vitro après avoir découvert qu'ils étaient tous deux porteurs d'une délétion génomique due à une maladie mendélienne héréditaire.
« Nous avons déposé un brevet et prévoyons d'intégrer NanoRanger dans les routines de diagnostic standard afin de fournir une boîte à outils complète pour les milieux cliniques, ici en Arabie saoudite et dans le monde entier », conclut Li.