Le Prix du Millénaire pour la technologie 2020 est décerné à…

Le Millennium Technology Prize 2020, annoncé en mai, a été décerné à Shankar Balasubramanian et David Klenerman, « pour leur développement de techniques révolutionnaires de séquençage de l’ADN ». Leur travail est un mélange parfait de science et d’innovation, et très approprié car nous avons tous beaucoup entendu parler du séquençage du génome dans le contexte de la pandémie en cours.

L’accent sur l’innovation

Décerné par la République de Finlande, ainsi que par les meilleures institutions universitaires et industries finlandaises, le Millennium Prize a une perspective du 21e siècle, avec un fort accent sur l’innovation. Les lauréats précédents incluent Tim Berners-Lee (pour la mise en œuvre du World Wide Web) et Frances Arnold (pour son travail sur l’évolution dirigée en laboratoire). Trois des onze lauréats à ce jour ont par la suite remporté des prix Nobel. Nous attendons, en retenant notre souffle, Balasubramanian et Klenerman !

Shankar Balasubramanian est né à Chennai et a vécu en Angleterre la majeure partie de sa vie. Après son doctorat, il a rejoint le département de chimie de l’université de Cambridge. Il a fait équipe avec David Klenerman, recruté par le ministère à peu près à la même époque. L’objectif initial était de construire un microscope capable de suivre des molécules uniques. La machinerie moléculaire que l’ADN utilise pour faire des copies de lui-même était particulièrement intéressante pour lui. Quelque part dans leurs discussions a germé l’idée d’une nouvelle façon de lire l’alphabet qui compose l’ADN, et d’accéder ainsi aux informations qu’il contient.

L’ADN (ou l’ARN, dans certains virus), le matériel génétique des formes de vie, est composé de quatre bases (A, T, G et C ; U remplaçant T dans le cas de l’ARN). Un chromosome est le duplex d’une longue chaîne linéaire de ceux-ci – et dans la séquence d’ADN se trouve l’information – le modèle de la vie. La vie peut se répliquer, et l’ADN se réplique lorsqu’une enzyme, l’ADN polymérase, synthétise un brin complémentaire en utilisant un brin d’ADN existant comme matrice.

Idée révolutionnaire

L’idée révolutionnaire de Balasubramanian et Klenerman était de séquencer l’ADN (ou l’ARN) en utilisant ce processus de synthèse de brin. Ils ont intelligemment modifié leurs bases ATGC pour que chacune brille d’une couleur différente. Une fois copiée, la copie « colorée » de l’ADN pourrait être déchiffrée à partir des seules couleurs, à l’aide de dispositifs optiques et électroniques miniatures.

Une avancée très significative dans leur méthode de « Next Generation Sequencing » (NGS) réside dans la taille de l’ADN qui pourrait être séquencé en une seule fois – plus d’un million de paires de bases peuvent être séquencées, ce qui se traduit par des centaines de gènes ou même le génome entier. d’un organisme. Ceci est rendu possible par le séquençage simultané de centaines de morceaux d’ADN en même temps. De nombreuses copies de cette longue « phrase » d’ADN sont divisées au hasard en petits morceaux, chacun ne dépassant pas quelques centaines de bases, qui sont tous séquencés ensemble. Les « lectures » sont ensuite assemblées, à la manière d’un puzzle, pour donner la séquence finale.

Cette technologie a été scindée en une entité commerciale, Solexa, à l’initiative de Balasubramanian et Klenerman. Cette startup au succès phénoménal a ensuite été rachetée par la société de biotechnologie Illumina.

Coût en baisse

Qu’en est-il du coût de tout ce séquençage ? Lorsque le Human Genome Project a livré la première séquence presque complète de notre génome, le coût a été estimé à 3 milliards de dollars. Comme tous nos chromosomes ont ensemble 3 milliards de paires de bases, cela devient un calcul facile – Un dollar par base séquencée. D’ici 2020, les technologies de séquençage de nouvelle génération avaient fait baisser le prix du séquençage de votre génome à mille dollars – lorsque cette technologie deviendra répandue en Inde, cette somme devrait atteindre quelques milliers de roupies !

Penser qu’un génome de coronavirus n’a pas 3 milliards mais 30 000 bases d’ARN – sans surprise, cela a entraîné une explosion de données sur les génomes du nouveau coronavirus et de ses variantes. Les autorités sanitaires du Royaume-Uni ont séquencé le génome viral d’une personne sur seize testée positive au Covid. Le site populaire de partage de données génomiques GSAID compte plus de deux millions de soumissions de séquences génomiques Cov-2, provenant de 172 pays. NGS a été au cœur de la surveillance de la propagation des variantes virales à travers le monde et de la recherche de la source des épidémies.

Shankar Balasubramanian continue de diriger un excellent laboratoire, axé sur la conception de molécules thérapeutiques qui atténueraient l’expression incontrôlée de certains gènes et contrôleraient ainsi les dommages qu’ils causent dans des conditions telles que le cancer.

(Cet article a été écrit par D. Balasubramanian en collaboration avec Sushil Chandani qui est un biologiste informatique professionnel, shilchandani@gmail.com )

dbala@lvpei.org