Une nouvelle puce de capteur détecte les agents pathogènes avec une sensibilité 10x

Les scientifiques et collaborateurs de Texas A&M AgriLife Research de l’Iowa State University ont mis au point une puce de capteur capable de détecter de nombreux agents pathogènes avec une sensibilité 10 fois supérieure à celle des méthodes actuellement disponibles.

La puce élimine également le besoin de réactifs de coloration chimique généralement utilisés dans le processus de diagnostic. La nouvelle technologie promet des capacités de diagnostic rapides et peu coûteuses au point de service dans les plantes, les aliments, les animaux et les humains, y compris la détection des agents pathogènes d’origine alimentaire, de la grippe aviaire et du COVID-19.

Un schéma abstrait montrant la configuration de base de la chambre de réaction LAMP et du capteur de film nanopore contenant des produits LAMP immobilisés (Illustration par Texas A&M AgriLife)

Les résultats du nouveau capteur sont disponibles en 30 minutes environ.

Dans ses recherches, publiées dans Capteurs ASCles scientifiques ont utilisé le nouveau capteur pour détecter Phytophthora infestans. L’agent pathogène provoque la maladie dévastatrice du mildiou dans le monde entier – ; une menace particulière pour les cultures de pommes de terre et de tomates.

La recherche a été codirigée par Jinping Zhao, Ph.D., chercheur postdoctoral à AgriLife Research à Dallas, et Subin Mao, Ph.D. candidat en génie électrique et informatique à l’Iowa State University. Les auteurs correspondants étaient les collaborateurs Junqi Song, Ph.D., professeur agrégé et directeur de recherche sur l’immunité des plantes à AgriLife Research à Dallas, et Long Que, Ph.D., professeur de génie électrique à l’Iowa State University. Des subventions de démarrage de chaque université ont financé la recherche.

Cette recherche fait progresser des technologies qui sont apparues comme l’une de nos plus grandes opportunités pour améliorer l’agriculture, la sécurité alimentaire et la santé humaine. Notre publication représente une étape vers la réalisation de ces puissants outils de lutte contre les maladies. »

Junqi Song, Ph.D., professeur agrégé et chef de la recherche sur l’immunité des plantes chez AgriLife Research à Dallas

Profitez des technologies existantes

Le nouveau capteur améliore une technique connue sous le nom d’amplification isotherme médiée par boucle, ou LAMP, qui est largement utilisée pour détecter les agents pathogènes en amplifiant leur ADN.

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La détection de produits LAMP amplifiés à partir de matrices, telles que l’ADN pathogène, nécessite souvent que les produits soient «marqués» à l’aide de colorants fluorescents; un processus coûteux avec une faible sensibilité. Le nouveau capteur diagnostique les agents pathogènes sans ces réactifs et avec une sensibilité élevée. Il élimine également un long processus de purification de l’ADN qui crée des défis pour l’utilisation au point de service.

La nouvelle puce consiste en un capteur nanopore à couche mince à l’intérieur d’une chambre de réaction spéciale. Les amorces sont spécialement conçues pour s’immobiliser sur le nanofilm, provoquant la liaison des produits LAMP amplifiés au capteur, produisant des signaux qui peuvent être mesurés directement et facilement avec un spectromètre portable.

Suivant

La puce LAMP offre une nouvelle plate-forme portable pour détecter les agents pathogènes à l’aide de capteurs sans étiquette à ultra-sensibilité. L’équipe de recherche va maintenant travailler pour améliorer encore la sensibilité à un niveau sous-attomolaire ou même inférieur.

L’équipe vise à compenser les défis actuels dans la détection et la distinction des espèces et des souches pathogènes présentant une similarité de séquence élevée. Ils travailleront également à améliorer la spécificité des détections et à établir une détection quantitative en intégrant l’intelligence artificielle et les technologies d’édition de gènes CRISPR.

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Leur objectif est de parvenir à un produit viable pour une large adoption dans les applications de santé végétale, animale et humaine au point de service.

Fontaine:

Texas A&M AgriLife Communications

Référence magazine :

Mao, S., et coll. (2023) Puce de détection intégrée pour la détection ultrasensible sans étiquette des produits d’amplification isotherme en boucle. Capteurs ECS. doi.org/10.1021/acsensors.3c00227.

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