Détecter les virus dans la salive avec un ordinateur à ADN
Un type d’ordinateur à ADN qui affiche les résultats par le mouvement de minuscules billes pourrait augmenter massivement la puissance de traitement parallèle de ces machines.
Un ordinateur à ADN
Les ordinateurs à ADN prennent moins de place que ceux à base de silicium et peuvent fonctionner dans des environnements humides. Ils pourraient être utilisés pour des applications telles que la détection de la contamination de l’eau potable ou la surveillance des niveaux de sucre dans l’organisme.
Les modèles précédents utilisaient des étiquettes fluorescentes pour afficher les résultats et ne pouvaient produire que quelques dizaines de résultats simultanément. Ils nécessitent également des microscopes complexes pour lire ces résultats.
Selon Khalid Salaita, de l’université Emory d’Atlanta (Géorgie), « la multiplication par cent est une estimation prudente de la quantité de traitement parallèle que nous pouvons réaliser avec notre ordinateur à ADN par rapport à ceux qui utilisent des étiquettes fluorescentes ».
Des microbilles de verre recouvertes d’ADN
Salaita et ses collègues ont fabriqué ces ordinateurs à partir de microbilles de verre recouvertes d’ADN qui roulent ou calent sur la surface d’une puce d’or en fonction de l’interaction des brins d’ADN, avec les molécules fixées à la surface de la puce. Le fait de rouler équivaut à une sortie de 1, tandis que le fait de caler correspond à une sortie de 0.
Les résultats du calcul peuvent être détectés en suivant le mouvement des billes à l’aide d’une caméra de smartphone à laquelle est fixée une loupe. « C’est ce qui est le plus fou. Vous pouvez convertir les informations de l’opération de calcul de l’ADN au monde macroscopique à l’aide d’un smartphone standard en seulement 15 minutes », déclare Salaita.
L’équipe a conçu des molécules d’ADN « guides » sur les billes, qui peuvent se lier aux molécules d’ARN correspondantes fixées à la surface de la puce. Lorsque cela se produit, les billes restent immobiles, mais lorsqu’une enzyme appelée RNaseH est ajoutée à la puce, cela permet aux billes de rouler en brisant les complexes ADN-ARN.
Les chercheurs ont ensuite ajouté un « complexe de verrouillage » de l’ADN dans l’ordinateur, ce qui permet à la présence ou à l’absence d’une molécule d’ADN spécifique de contrôler le mouvement de la bille. Ils ont confirmé que la présence de la molécule d’ADN bloquait la bille, tandis que son absence permettait à la bille de rouler. Ce système peut être facilement adapté pour détecter tout ADN d’intérêt dans l’environnement.
Il permet de détecter le SARS-CoV-2
Comme il existe des milliers de microbilles de formes et de tailles différentes, les chercheurs affirment que les ordinateurs pourraient produire des milliers de lectures en parallèle. Ils espèrent que ce dispositif pourrait constituer un moyen rapide de détecter les niveaux de virus dans la salive. « Ce qui est vraiment génial, c’est que de multiples opérations en parallèles pourraient être utilisées pour déterminer si vous avez le SARS-CoV-2, mais aussi si vous avez la grippe A et un autre agent pathogène », explique M. Salaita.
Toutefois, des travaux supplémentaires sont nécessaires pour trouver des moyens de réapprovisionner les molécules d’ARN à la surface de la puce, qui peuvent se dégrader après 24 heures et limiter la durée de vie de ces ordinateurs.
Cette recherche a été publiée dans Nature Nanotechnology.
Source : New Scientist
Crédit photo : Pixabay