ROSALIND 2.0 confirme non seulement la contamination d’un échantillon d’eau, mais indique également les niveaux de concentration.

En 2019 déjà, une équipe de chercheurs de l’université Northwestern a mis au point un système d’analyse bon marché pour la détection des niveaux de fluorure dans l’eau. L’année suivante, le chef de projet, le professeur Julius Lucks, a présenté un nouveau système capable de détecter 17 contaminants différents dans une seule goutte d’eau, et maintenant cette configuration a été mise à jour pour non seulement confirmer la contamination, mais aussi indiquer les niveaux de concentration.

Le développement original a été publié dans Nature Biotechnology et baptisé « RNA output sensors activated by ligand induction », ou ROSALIND en abrégé. En recourant à la biologie synthétique acellulaire – où la « machinerie moléculaire » des cellules (comme l’ADN, l’ARN et les protéines) est retirée et reprogrammée pour accomplir de nouvelles tâches – l’équipe a extrait les parties de la bactérie qui lui permettaient de « goûter les choses dans son eau » et a utilisé ce mécanisme pour tester les contaminants dans l’eau.

Si l’un des 17 contaminants était présent dans la seule goutte d’eau testée, les capteurs de sortie s’allumaient en vert, comme une simple jauge visuelle positive/négative.

« Nous avons découvert comment les bactéries goûtent naturellement les choses dans leur eau », a déclaré Julius Lucks. Elles le font avec de petites « papilles gustatives » au niveau moléculaire. La biologie synthétique sans cellules nous permet de retirer ces petites papilles moléculaires et de les placer dans un tube à essai. Nous pouvons ensuite les « recâbler » pour produire un signal visuel. Il brille pour permettre à l’utilisateur de voir rapidement et facilement s’il y a un contaminant dans l’eau. »

Le professeur Julius Lucks utilise ROSALIND 2.0 sur le terrain pour détecter les contaminants dans l’eau.

Aujourd’hui, l’équipe de recherche affirme avoir réussi à ajouter une sorte de circuit logique de « cerveau moléculaire » à la dernière itération de ROSALIND. Le dispositif utilise toujours les « papilles moléculaires » pour détecter la contamination d’un échantillon, mais chacune des pastilles lyophilisées déposées dans le réseau de huit petits tubes à essai a été reprogrammée pour avoir une sensibilité différente aux contaminants.

Ainsi, si seule l’éprouvette située à gauche de la matrice s’illumine en vert, cela signifie que la concentration de l’échantillon est faible. Si les huit tubes à essai réagissent à l’échantillon, alors « il y a un gros problème ». Jusqu’à présent, le dispositif a permis d’indiquer avec succès les niveaux de zinc, d’un antibiotique et d’un métabolite industriel dans des tests sur le terrain, en quelques minutes seulement.

« Après que nous ayons présenté ROSALIND, les gens ont dit qu’ils voulaient une plate-forme qui puisse aussi donner des quantités de concentration », explique Julius Lucks. « Des contaminants différents à des niveaux différents nécessitent des stratégies différentes. Si vous avez un faible niveau de plomb dans votre eau, par exemple, vous pouvez le tolérer en rinçant vos conduites d’eau avant de les utiliser. Mais si le niveau est élevé, vous devez cesser immédiatement de boire votre eau et remplacer votre conduite d’eau. »

L’objectif final du projet est de produire un appareil portatif peu coûteux qui permettra aux gens de tester leur propre eau potable, sur place, et de surveiller en permanence la source d’eau au fil du temps.

https://www.nature.com/articles/s41589-021-00962-9

https://news.northwestern.edu/stories/2022/02/new-dna-computer-assesses-water-quality/&fj=1