Chromatographie Slalom : Une voie à grande vitesse pour la séparation des acides nucléiques

La chromatographie en slalom n'est plus seulement une curiosité scientifique, c'est l'histoire d'un retour. Autrefois mise à l'écart en raison d'une reproductibilité limitée et de mécanismes peu clairs, cette technique connaît aujourd'hui un regain d'intérêt grâce à l'essor des thérapies à base d'acides nucléiques et aux progrès des systèmes UHPLC. Mais cette renaissance n'est pas le fruit du hasard. Il a fallu une année de plongée dans la physique de l'ADN, une dose de curiosité scientifique et un engagement à résoudre des problèmes concrets dans le domaine de la thérapie cellulaire et génique, notamment en améliorant les processus de production d'ARNm à grande échelle.

Une technique en gestation depuis des décennies 

Observée pour la première fois dans les années 1980 par des chercheurs comme Barry Boyes et Kenichi Kasai, la chromatographie en slalom a intrigué les scientifiques par son comportement d'élution inversé, les fragments d'ADN les plus longs s'éluant plus tard que les plus courts. Le concept était visuellement convaincant : les molécules d'ADN se faufilaient entre des particules compactes comme des skieurs franchissant des portes de slalom. Pourtant, en l'absence d'une compréhension mécanique claire, la technique est tombée dans l'oubli. 

En 2022, Fabrice Gritti, Matthew Lauber et Kevin Wyndham, scientifiques à Waters, ont posé une question audacieuse : la chromatographie en slalom pourrait-elle être ramenée d'entre les morts ? Le voyage de Fabrice Gritti dans la physique de l'étirement de l'ADN sous l'effet des forces de cisaillement a jeté les bases d'une nouvelle génération de colonnes de slalom. Ses recherches ont révélé que l'ADN et l'ARN à double brin subissent un étirement élastique entropique, se déroulant sans rompre les liaisons, alors que les molécules à simple brin ne le font pas. Cette découverte a ouvert la voie à la séparation des impuretés d'ARNdb des produits vaccinaux à base d'ARNm, répondant ainsi à un besoin essentiel de la biopharmacie moderne. 

Les points forts de la chromatographie en slalom 

La chromatographie Slalom transforme les flux de travail des acides nucléiques grâce à une séparation rapide et reproductible et à une préparation minimale des échantillons. Elle est particulièrement efficace dans des applications telles que la cartographie de restriction de l'ADN, l'analyse de la topologie des plasmides et la vérification des produits PCR. Les chercheurs peuvent désormais isoler des bandes d'ADN pur, jusqu'à 1 µg, sans avoir recours aux gels, et détecter avec plus de confiance les contaminants d'ARNdb immunogènes dans la production d'ARNm et les produits d'ARNm à grande échelle. 

Sa simplicité, qui ne nécessite souvent qu'un échange de tampon et une dilution, en fait une technique peu risquée et très rentable, en particulier pour les acides nucléiques à double brin. Pour de nombreux laboratoires, elle représente une alternative efficace à l'électrophorèse sur gel d'ADN ou à l'électrophorèse sur gel d'échelle d'ADN. Avec la chromatographie en slalom, vous pouvez contourner des questions telles que "Comment l'électrophorèse en gel sépare-t-elle les fragments d'ADN ?" ou "Comment interpréter les données relatives à l'ADN issues de l'électrophorèse en gel ?", car elle offre une approche plus rationnelle de l'analyse des acides nucléiques double brin. La chromatographie Slalom offre à votre laboratoire une résolution précise et une collecte rapide des fractions sans la préparation, les frottis ou les conjectures des gels. 

La science derrière la séparation 

Au cœur de la chromatographie en slalom se trouve un mécanisme de séparation unique. Sous un flux à haute pression, les molécules d'acide nucléique s'étirent et les brins les plus longs interagissent davantage avec la phase stationnaire, ce qui les fait éluer plus tard. Ce comportement renverse le scénario par rapport à la chromatographie d'exclusion de taille (SEC) traditionnelle. 

L'ADN et l'ARN à double brin se comportent comme des polymères flexibles, ce qui en fait des candidats idéaux pour la séparation en slalom. En revanche, l'ADN monocaténaire et l'ADN circulaire ne s'étirent pas de la même manière, ce qui limite leur interaction avec la colonne. La technique est la plus efficace pour les molécules de 3 à 40 paires de kilobases, offrant une séparation à haute résolution basée sur la flexibilité et la longueur des molécules, ce qui est essentiel pour caractériser les grands biopolymères dans les thérapies cellulaires et géniques. 

Un système bien rodé 

Pour exploiter tout le potentiel de la chromatographie en slalom, votre système doit être conçu pour être performant. Les systèmes UHPLC capables de supporter des pressions ≥10 000 psi sont essentiels. Les températures élevées permettent de réduire la viscosité et d'améliorer la reproductibilité, tandis que les matériaux bioinertes empêchent la perte d'échantillons due à l'adsorption non spécifique. La détection UV standard à 260 nm fonctionne bien, mais la diffusion de la lumière sous plusieurs angles (MALS) peut fournir des informations supplémentaires sur le poids et la taille des molécules. Pour ceux qui cherchent à purifier les échantillons, un collecteur de fraction peut être un complément précieux. 

Développement de méthodes : L'importance de la précision 

Le développement d'une méthode de slalom robuste nécessite une attention particulière aux détails. Les phases mobiles tamponnées comme le tris-acétate-EDTA (TAE) sont recommandées, et le maintien de températures élevées sur la colonne garantit la stabilité. Le débit et la force ionique doivent être optimisés dans les limites de la pression afin d'obtenir une grande sélectivité. La régénération périodique de la colonne à l'aide de faibles volumes de spermidine 1M permet d'éliminer les impuretés et de prolonger la durée de vie de la colonne. 

L'absence de contrôle de la température ou la sous-pression du système peut compromettre la résolution et la reproductibilité, d'où l'importance d'une configuration réfléchie. 

De la théorie à l'impact 

Waters est devenue la première entreprise à commercialiser une colonne de chromatographie en slalom, marquant ainsi une étape importante dans la science de la séparation. Mais le voyage ne s'arrête pas là. À mesure que les clients commencent à faire part de leurs commentaires et à explorer de nouvelles applications, la technique continuera d'évoluer, poussée par la curiosité, la collaboration et la volonté de sortir des sentiers battus. 

Qu'il s'agisse de vérifier des produits PCR ou de purifier des plasmides, la chromatographie slalom offre un moyen rapide, fiable et reproductible de séparer les acides nucléiques double brin. Il ne s'agit pas seulement d'une technique. C'est un témoignage de la puissance de la pensée interdisciplinaire et de la persévérance scientifique. 

Prêt à explorer les possibilités offertes par la chromatographie en slalom ? Approfondissez vos connaissances grâce à ces ressources : 

• A New Alternative to Gel Electrophoresis: App Note 
• Le retour de la chromatographie en slalom, une nouvelle approche pour la séparation des acides nucléiques : webinaire