Novedoso biosensor para detectar daño en el ADN en tiempo real podría revolucionar el tratamiento del cáncer

Las roturas de doble cadena (DSB) son una forma de daño del ADN en el que ambas cadenas de ADN se rompen en el mismo lugar, lo que afecta negativamente el crecimiento y el funcionamiento celular. Actualmente, las técnicas de inmunotinción se utilizan para detectar DSB mediante la identificación de los marcadores que acompañan al daño en el ADN, como la proteína γH2AX. No obstante, estos procesos son laboriosos e incapaces de reconocer DSB en tiempo real en muestras vivas.

Científicos de la Universidad Nacional de Pusan (Busan, Corea del Sur) han inventado un nuevo biosensor que utiliza transferencia de energía por resonancia de fluorescencia (FRET) para detectar roturas de doble cadena de ADN en tiempo real en muestras vivas. El biosensor tiene el potencial de transformar el tratamiento del cáncer al proporcionar a los médicos un entendimiento de cómo las células responden a los tratamientos terapéuticos y también ayuda en el descubrimiento de nuevos medicamentos para la reparación del ADN. Además, el nuevo biosensor puede ser fundamental para descubrir nuevos tratamientos para enfermedades relacionadas con daños en el ADN al proporcionar información sobre cómo el cuerpo humano repara el ADN dañado.

En un estudio de 2023, publicado en Biomaterials Research, los investigadores describen un biosensor FRET que es capaz de detectar DSB en tiempo real y proporcionar datos basados en el tiempo y la ubicación en yH2AX. El sensor FRET consta de dos proteínas o tintes fluorescentes, un donante y un aceptor, que examinan las interacciones entre las moléculas biológicas. La transferencia de energía y, en consecuencia, la cantidad de luz emitida (la señal FRET) depende de la distancia y la orientación entre los dos tintes. El equipo de investigación unió los tintes fluorescentes con proteínas involucradas en la respuesta celular al daño del ADN, a saber, el sustrato H2AX y el dominio BRCT1. El sustrato H2AX es un objetivo para que la proteína H2AX se una y se fosforile (formando γH2AX).

Por otro lado, el dominio BRCT1 sirve como sitio para la recolección de proteínas de reparación, incluida la γH2AX. Por lo tanto, cuando ocurre un DSB, γH2AX es atraída por el dominio BRCT1, lo que resulta en un cambio conformacional en las proteínas fluorescentes, lo que resulta en un cambio en la señal FRET. Luego, los investigadores procedieron a confirmar la validez del sensor introduciendo plásmidos (ADN que, aquí, contiene instrucciones para hacer el sensor FRET dentro de las células) que codifican el sensor FRET en células de riñón embrionario humano (HEK293T). Se descubrió que el biosensor es más sensible para reaccionar ante la presencia de γH2AX que las técnicas de inmunotinción convencionales, lo que lo hace mejor para detectar DSB inducidos por fármacos y radiación.

"El biosensor que hemos diseñado podría ser útil en áreas como el tratamiento del cáncer y el descubrimiento de fármacos", dijo el profesor asociado Tae-Jin Kim, de la Universidad Nacional de Pusan, Corea, quien dirigió el estudio. "Además, dado que los cambios en la señal FRET brindan indicaciones útiles sobre la extensión del daño en el ADN, el sensor también se puede usar para examinar el daño y los mecanismos de reparación del ADN, optimizar los tratamientos contra el cáncer, descubrir y evaluar los medicamentos reparadores del ADN e identificar los factores que dañan el ADN en el ambiente."

Enlaces relacionados:
Universidad Nacional de Pusan

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