Un nouveau composant de dépistage des maladies facilite les diagnostics à moindre coût

Des chercheurs biomédicaux de l'Université du Texas à Austin ont développé une nouvelle méthode moins coûteuse pour détecter la digestion des nucléases – l'une des étapes critiques de nombreuses applications de détection d'acide nucléique, telles que celles utilisées pour identifier le COVID-19 et d'autres maladies infectieuses.

Une nouvelle étude publiée dans la revue Nature Nanotechnologie montre que cet outil peu coûteux, appelé Subak, est efficace pour déterminer quand le clivage des acides nucléiques se produit, ce qui se produit lorsqu'une enzyme appelée nucléase décompose les acides nucléiques, tels que l'ADN ou l'ARN, en fragments plus petits.

La méthode traditionnelle d'identification de l'activité nucléase, la sonde FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer), coûte 62 fois plus cher à produire que le journaliste Subak.

“Pour rendre les diagnostics plus accessibles au public, nous devons réduire les coûts”, a déclaré Soonwoo Hong, titulaire d'un doctorat. étudiant dans le laboratoire de Tim Yeh, professeur agrégé au département de génie biomédical de la Cockrell School of Engineering, qui a dirigé les travaux. « Toute amélioration dans la détection des acides nucléiques renforcera notre infrastructure de tests et facilitera la détection à grande échelle de maladies comme le COVID-19. »

L'équipe de recherche – qui comprenait également Jennifer Brodbelt, professeur de chimie au Collège des sciences naturelles de l'UT Austin, et MinJun Kim, professeur de génie mécanique à la Lyle School of Engineering de la Southern Methodist University – a remplacé la sonde FRET traditionnelle par un journaliste Subak dans un test appelé DETECTR (DNA endonucléase-targeted CRISPR trans reporter).

Les journalistes Subak s'appuient sur une classe spéciale de nanomatériaux fluorescents appelés nanoclusters d'argent. Ils sont constitués de 13 atomes d’argent enveloppés dans un court brin d’ADN. Ce nanomatériau composite organique/inorganique est trop petit pour être visible à l’œil nu et mesure entre 1 et 3 nanomètres (un milliardième de mètre).

Les nanomatériaux à cette échelle de longueur, tels que les points quantiques semi-conducteurs, peuvent être très luminescents et présenter des couleurs différentes. Les nanomatériaux fluorescents ont trouvé des applications dans les écrans de télévision et la biodétection, comme le disent les journalistes de Subak.

“Nous avons des preuves très claires de la spectrométrie de masse que la transformation de l'Ag₁₃ à Ag_dix souligne la conversion de la couleur du vert au rouge observée dans l'échantillon, après digestion de la matrice d'ADN”, a déclaré Brodbelt.

Les reporters Subak, qui peuvent être synthétisés à température ambiante dans une réaction dans un seul pot, ne coûtent que 1 $ par nanomole. En revanche, la sonde FRET – qui utilise des étapes complexes pour marquer un colorant donneur et un extincteur – coûte 62 dollars par nanomole à produire.

“Ces nanoamas d'argent hautement luminescents peuvent être appelés points quantiques car ils présentent une forte émission de fluorescence de taille réglable en raison de l'effet de confinement quantique”, a déclaré Yeh. “Personne ne peut régler avec précision la taille de l'amas (et la couleur d'émission correspondante) avant notre démonstration de Subak”, ce qui met en évidence l'innovation de cette recherche.

En plus de tester davantage le rapporteur Subak pour la digestion des nucléases, l’équipe souhaite également déterminer s’il peut servir de sonde pour d’autres cibles biologiques.

Le travail est soutenu par une subvention de la National Science Foundation à Yeh et Brodbelt.