Desarrollan método más rápido y menos costoso para secuenciar el ADN

Ingenieros biomédicos han diseñado un método para que las secuenciaciones genómicas futuras sean más rápidas y menos costosas reduciendo considerablemente la cantidad de ADN necesario, eliminando así el paso costoso, laborioso y cargado de errores, de la amplificación del ADN
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En un estudio publicado en la edición en línea del 20 de diciembre de 2009 de la revista Nature Nanotechnology, un equipo liderado por el profesor asociado de ingeniería biomédica, de la Universidad Boston (BU; MA, EUA), el Dr. Amit Meller describió su trabajo laborioso para detectar moléculas de ADN a medida que pasan por nanoporos de silicio. El método usa campos eléctricos para alimentar hebras largas de ADN a través de poros de cuatro nanómetros de ancho, similar a enhebrar una aguja. La técnica usa mediciones sensibles de corriente eléctrica para detectar moléculas sencillas de ADN a medida que pasan a través de los nanoporos.

"El estudio actual muestra que podemos detectar una cantidad mucho más pequeña de muestra de ADN de lo que se reportaba previamente”, dijo el Dr. Meller. "Cuando las personas empiezan a implementar la secuenciación del genoma o el análisis del genoma usando nanoporos, podrían usar nuestro método de captura de nanoporos para reducir considerablemente el número de copias usadas en las mediciones”.

Actualmente, la secuenciación del genoma usa amplificación del ADN para hacer miles de millones de copias moleculares con el fin de generar una muestra lo suficientemente grande a ser estudiada. Además del tiempo y costo, que la amplificación del ADN implica, algunas de las moléculas-al igual que las fotocopias de las fotocopias--salen menos que perfectas. El Dr. Meller y sus colegas en BU, la Universidad de Nueva York (Nueva York, NY, EUA) y la Universidad Bar-Ilan (Ramat-Gan, Israel) han puesto a buen uso los campos eléctricos que rodean las bocas de los nanoporos para atraer hebras largas, con cargas negativas de ADN y deslizarlas a través del nanoporo donde se puede detectar la secuencia de ADN. Puesto que el ADN es llevado al nanoporo desde una distancia, se necesitan mucho menos copias de la molécula.

Antes de crear este nuevo método, los investigadores tuvieron que desarrollar un entendimiento de electrofísica en la nanoescala, donde las reglas que gobiernan el mundo más grande no aplican necesariamente. Hicieron un hallazgo en contraposición: entre más larga era la hebra de ADN, más rápido encontraba la abertura del poro.

"Esto es realmente sorprendente”, declaró el Dr. Meller. "Se esperaría que si tiene un "espagueti” más largo, encontrar la punta sería mucho más difícil. Al mismo tiempo este descubrimiento significa que el sistema de nanoporos está optimizado para la detección de hebras largas de ADN--decenas de miles de pares de bases, o aún más. Esto aceleraría dramáticamente la secuenciación genómica futura permitiendo el análisis de una hebra de ADN larga de un golpe, en lugar de tener que armar resultados de muchos cortes pequeños. Las tecnologías de amplificación de ADN limitan la longitud de la molécula de ADN a menos de mil pares de bases. Puesto que nuestro método evita la amplificación, no solo reduce el costo, tiempo y tasa de errores de las técnicas de replicación de ADN, sino que también permite el análisis de hebras muy largas de ADN, mucho más largas que las limitaciones actuales”.

Usando este conocimiento, el Dr. Meller y sus colaboradores se pusieron a optimizar el efecto. Usaron gradientes de sal para alterar el campo eléctrico alrededor de los poros, lo cual aumentó la tasa a la cual las moléculas de ADN eran capturadas y acortaron el tiempo muerto entre las moléculas, reduciendo así la cantidad de ADN necesario para las mediciones precisas. En lugar de flotar alrededor hasta que llegaban a un nanoporo, las hebras de ADN eran canalizadas hacia las aperturas.

Al aumentar las tasas de captura en unos pocos órdenes de magnitud, y reduciendo el volumen de la cámara de muestra, los investigadores redujeron el número de moléculas de ADN necesarias en un factor de 10.000, desde aproximadamente mil millones de moléculas de muestra, a 100.000.

Enlaces relacionados:

Boston University
New York University
Bar-Ilan University