Un détecteur d'ADN portable

Un nouvel analyseur d'ADN portable effectue une analyse en temps réel des échantillons de sang laissés sur les lieux d'un crime. Des chercheurs de l'Université de Californie à Berkeley ont développé l'appareil, qui regroupe la microfluidique, l'électronique, l'optique et la technologie de détection chimique dans une seule unité de la taille d'une mallette. Alors que les groupes précédents ont développé des systèmes de laboratoire sur puce, aucun d'entre eux n'a réussi à créer un système entièrement portable et robuste pouvant être utilisé sur une scène, explique le chef d'équipe. Richard Mathies .

CSI sur place : Une fois qu'un échantillon de sang a été prélevé sur les lieux d'un crime, cet appareil de la taille d'une mallette peut être utilisé pour extraire et analyser son ADN en six heures ou moins.

Le nouvel appareil peut être utilisé pour l'analyse à répétition en tandem courte (STR), une technique qui est devenue une routine dans le travail médico-légal moderne depuis sa première application en 1991, mais qui a normalement lieu en laboratoire. Les chercheurs ont effectué un profilage STR en temps réel sur une scène de crime simulée mise en place par le bureau du shérif du comté de Palm Beach (FL). Des échantillons de taches de sang ont été prélevés et l'extraction et l'analyse de l'ADN ont été effectuées sur les lieux du crime dans les six heures.

Les chercheurs soulignent cependant que si leur système est très fiable, il n'est pas encore disponible dans le commerce et ne peut être utilisé que pour fournir des preuves préliminaires aux enquêtes policières. L'avantage est que la police pourrait désormais avoir des informations presque immédiates sur qui est réellement le criminel le plus probable, explique Mathies. Cela leur permet de trouver la personne et d'obtenir des preuves cruciales avant qu'elle ne quitte la région ou ne détruise les preuves.

Mathies est l'inventeur des réseaux d'électrophorèse capillaire et des marqueurs à colorant fluorescent à transfert d'énergie, deux technologies couramment utilisées dans les séquenceurs d'ADN modernes. Ces technologies combinent des analyses chimiques et biochimiques miniaturisées avec une détection de fluorescence à haute sensibilité.

Après avoir obtenu un échantillon sur les lieux d'un crime, les brins d'ADN sont amplifiés et séparés pour détecter une signature. À l'intérieur de l'appareil, un fragment d'ADN est répliqué dans un réacteur de réaction en chaîne par polymérase (PCR) de 160 nanolitres couplé à un élément chauffant sur puce et à un capteur de température. L'échantillon biologique et les réactifs PCR sont exposés à trois températures distinctes pendant un certain temps, et un canal de séparation de sept centimètres de long est utilisé pour analyser l'ADN par électrophorèse capillaire. À l'aide de l'appareil, les chercheurs ont réussi à produire des profils STR reproductibles d'échantillons d'ADN en aussi peu que deux heures et demie.

Le détecteur mesure 30 par 25 par 10 centimètres et pèse 10 kilogrammes. Il consomme 20 watts de puissance, qui peuvent être fournis par une batterie de voiture. Il peut ainsi être facilement transporté dans une valise et enregistré comme bagage de vol, explique Peng Liu, membre de l'équipe.

L'un des plus grands défis dans la conception d'un appareil portable de séquençage de l'ADN est de contrôler le flux d'échantillons dans le système. Pour surmonter ce problème, Mathies et ses collègues ont construit une puce en plastique multicouche contenant un système complexe de canaux gravés. Ce système a été fabriqué avec les mêmes techniques que celles utilisées pour fabriquer des puces informatiques.

La plupart des États américains collectent désormais des échantillons d'ADN des suspects lors de leur arrestation. Ainsi, la possibilité de faire correspondre rapidement les échantillons de scènes de crime avec les enregistrements de cette base de données pourrait considérablement accélérer l'identification des criminels, explique Mathies.

L'équipe de Berkeley prévoit d'améliorer la sensibilité et le débit de l'appareil en intégrant d'autres étapes analytiques, telles que le nettoyage post-PCR. En intégrant plus d'unités, il sera possible d'analyser plusieurs échantillons d'ADN en même temps, explique Liu. L'appareil pourrait apparaître sur le marché d'ici trois à cinq ans, selon les chercheurs.

L'un des obstacles au développement de la technologie de laboratoire sur puce est l'intégration des systèmes et des processus, et c'est cet aspect du nouveau travail qui est vraiment passionnant, dit Stephen Haswell de l'Université de Hull, au Royaume-Uni, qui travaille également sur l'appariement de l'ADN sur les lieux du crime. Le travail est un développement important à la fois pour la communauté médico-légale et pour ceux qui s'efforcent de développer une véritable technologie de laboratoire sur puce.

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