En moins d’une seconde, un petit capteur utilisé dans la recherche en chimie cérébrale peut détecter les molécules clés qui fournissent les instructions génétiques pour la vie, l’ARN et l’ADN, selon une nouvelle étude de l’Université américaine.
Les chercheurs de l’UA pensent qu’un capteur est un outil utile pour les scientifiques engagés dans la recherche clinique pour mesurer le métabolisme de l’ADN, et que le capteur pourrait être un moyen rapide pour les cliniciens de laboratoire de distinguer les échantillons « sains » des « malades » et de déterminer si un agent pathogène est fongique. , bactérienne ou virale, avant de procéder à une analyse plus approfondie.
Pour explorer si les capteurs pouvaient détecter l’ARN et l’ADN, Alexander Zestos, professeur adjoint de chimie, s’est associé à John Bracht, professeur agrégé de biologie, pour tester une nouvelle méthode de détection de l’ARN et de l’ADN. Les deux professeurs font partie du Center for Neuroscience and Behaviour de l’UA, qui rassemble des chercheurs de divers domaines pour étudier le cerveau et son rôle dans le comportement.
La nouvelle électrode mesure l’ARN et l’ADN
Les capteurs, également connus sous le nom de microélectrodes en fibre de carbone, permettent à des chercheurs comme Zestos d’effectuer des mesures précises des produits chimiques dans le cerveau. Les chercheurs peuvent en apprendre davantage sur les circuits complexes du cerveau des voies neuronales et des neurotransmetteurs, des produits chimiques dans le cerveau qui transmettent des messages le long d’une voie donnée.
Zestos et Bracht ont utilisé une microélectrode en fibre de carbone typique avec voltamétrie cyclique à balayage rapide, le même type de capteur utilisé pour détecter la dopamine dans le cerveau. Le travail de Zestos implique fréquemment l’utilisation de capteurs pour détecter et mesurer la dopamine dans le cerveau, car le neurotransmetteur figure dans un large éventail d’activités dans le système nerveux, des mouvements corporels aux réponses émotionnelles.
Les chercheurs ont modifié le capteur avec une électrode spécialisée. Ils n’étaient pas sûrs que cela fonctionnerait et ont été surpris lorsque l’électrode, ou forme d’onde, a détecté les pics oxydatifs d’adénosine et de guanosine, deux des éléments constitutifs de l’ADN. Le temps de détection est rapide, se produisant en moins d’une seconde. Les méthodes de recherche ont été vérifiées en utilisant à la fois de l’ARN et de l’ADN animal et synthétique.
Un outil de recherche et de pré-diagnostic
À court terme, Bracht et Zestos envisagent l’outil comme utile dans la recherche clinique. Les chercheurs qui utilisent l’outil pourraient obtenir des informations utiles sur les acides nucléiques et mesurer les rapports relatifs d’adénosine, de guanosine et de cytidine, une autre ADN nucléobase.
Autour de la taille d’une mèche de cheveux humains, le capteur est suffisamment petit pour s’implanter dans des cellules, des tissus ou des organismes vivants. Le capteur peut détecter l’ADN ou l’ARN dans n’importe quel échantillon de liquide, y compris les gouttelettes de liquide, la salive, le sang ou l’urine.
Le capteur pourrait également être utilisé comme pré-diagnostic. L’apparition d’une maladie ou d’une infection fongique peut provoquer une augmentation rapide des acides nucléiques, que le capteur peut mesurer, et éventuellement prédire des infections rapides, ont déclaré les chercheurs. Cela peut prendre jusqu’à un jour ou plus pour les résultats de tests de coronavirus, par exemple.
Des capteurs électrochimiques peuvent être utilisés pour évaluer des échantillons avant les méthodes basées sur des séquences. Nous pouvons envisager plusieurs cas où cliniquement il est utile de mesurer rapidement l’ADN ou l’ARN dans un échantillon avant un séquençage supplémentaire. Par exemple, il peut être utilisé lorsqu’il y a beaucoup d’échantillons à vérifier rapidement avant d’effectuer des tests plus approfondis. «
John Bracht, professeur agrégé de biologie, Université américaine
Une limitation actuelle est que le capteur devra détecter plus que les brins d’ADN et d’ARN. Pour détecter un virus spécifique ou pour des tests génétiques, le capteur devra détecter la séquence génique d’un virus.
La prochaine étape de la recherche consistera à modifier davantage le capteur pour voir si le capteur peut détecter un virus. Le capteur a potentiellement une variété d’applications pour lesquelles des recherches supplémentaires seront nécessaires, y compris dans la science médico-légale et dans d’autres domaines où les capteurs jouent un rôle de premier plan.
« Nous avons également réfléchi à la possibilité de mesurer le métabolisme de l’ADN dans les cerveaux et les cellules vivants », a déclaré Bracht. « Nous pourrions éventuellement utiliser une électrode pour mesurer les neurotransmetteurs comme la dopamine et également mesurer l’ADN et l’ARN et leurs éléments constitutifs en temps réel dans un cerveau. »
La source:
Référence du journal:
Asrat, TM, et al. (2021) Détection directe de l’ADN et de l’ARN sur des microélectrodes en fibre de carbone à l’aide de la voltamétrie cyclique à balayage rapide. ACS Omega. doi.org/10.1021/acsomega.0c04845.
