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Improving DNA Analysis for Correct Healthcare

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Faciliter le séquençage de l’ADN

Le séquençage de l’ADN a indéniablement révolutionné la génétique, mais il est toujours difficile de séquencer totalement de nombreuses régions génomiques présentant un intérêt pour la médecine, l’agriculture et d’autres domaines. Un projet financé par l’UE a mis au point une technologie exclusive qui entend surmonter ces obstacles.

Technologies industrielles
Santé

Développé en 1977, le séquençage de Sanger de l’ADN reproduit le processus naturel de la synthèse de l’ADN pour lire les séquences de petites régions d’ADN. Ces 10 dernières années, nous avons assisté à l’émergence de technologies ultra-rapides – connues sous le terme collectif de séquençage de nouvelle génération (NGS) – qui permettent de séquencer plus rapidement différents fragments d’ADN, et ce, pour une fraction du coût. En substance, le NGS revient à effectuer simultanément plusieurs petites réactions de séquençage de Sanger. Malgré ces avancées, il est toujours difficile de séquencer de manière significative de nombreuses régions génomiques d’intérêt médical et agricole.

Les microfluides dans l’analyse génomique

L’initiative IMPACT, financée par l’UE, entendait relever les principaux défis liés aux flux de travail établis dans le domaine de la génomique. «Notre objectif était de permettre l’analyse de régions génomiques qui sont inaccessibles avec d’autres technologies», explique Marie Just Mikkelsen, directrice technique et cofondatrice de Samplix. L’équipe d’IMPACT a développé une approche basée sur les microfluides (Xdrop®) capable d’encapsuler du matériel biologique, comme de l’ADN, dans des gouttelettes à double émulsion très stables en vue d’une analyse génomique en aval. Le flux de travail commence par la capture de molécules d’ADN dans des gouttelettes. Ensuite, la séquence de détection liée à la région d’intérêt est amplifiée en recourant à la réaction en chaîne par polymérase en gouttelettes (PCR en gouttelettes). La séquence amplifiée dispose d’un signal fluorescent qui permet de trier les gouttelettes avec la cible souhaitée, qui est ensuite enrichie par le biais d’une amplification par déplacement multiple des gouttelettes (dMDA). Xdrop® facilite l’analyse d’échantillons de faible concentration en ADN, en fournissant un matériel adéquat pour les lectures de séquences longues et courtes. Plus important, elle peut capturer de longues régions d’ADN permettant l’identification et l’examen d’insertions, de délétions, de répétitions et d’espaces dans la région génomique d’intérêt. Ce point est particulièrement important pour les régions génomiques impliquées dans la maladie. Elle peut également extraire des molécules d’ADN uniques à partir d’une quantité infime d’échantillon biologique, comme des biopsies de tumeur.

Applications et perspectives d’IMPACT

«Comprendre les besoins des utilisateurs est essentiel au développement de nouvelles technologies», souligne Marie Just Mikkelsen. Les partenaires d’IMPACT ont investi du temps et des efforts dans l’interaction avec les utilisateurs, en visitant leurs installations afin d’obtenir des informations précieuses qui ont mené à l’optimisation de Xdrop® pour différentes applications. La technologie a été utilisée avec succès dans des projets de modification du génome, où elle a démontré sa capacité à identifier les modifications génomiques ainsi que les modifications involontaires. En outre, des projets utilisant Xdrop® ont produit des résultats intéressants pour étudier les gènes du cancer et les groupes de gènes biosynthétiques dans le génome de l’orge. La technologie convient également pour la résolution des régions génomiques inconnues chez les végétaux et les animaux. «En général, Xdrop® a démontré une certaine polyvalence, et elle devrait avoir un impact durable dans les domaines de la génomique et de la biologie cellulaire», conclut Marie Just Mikkelsen. L’instrument est capable d’encapsuler des molécules uniques, des organelles, ou des cellules dans des gouttelettes à simple ou double émulsion, créant ainsi de nouvelles opportunités d’analyse en aval. Les efforts en cours visent à développer d’autres services basés sur Xdrop® et à soutenir les utilisateurs qui étudient de nouvelles applications. L’équipe travaille également sur de nouvelles possibilités d’améliorer le flux de travail tout en maintenant la nature conviviale de la technologie.

Mots‑clés

IMPACT, Xdrop®, séquençage d’ADN, microfluides, analyse génomique, soins de santé, réaction en chaîne par polymérase en gouttelettes, amplification par déplacement multiple des gouttelettes

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