Un equipo de científicos que trabaja en la Universidad de Bristol ha desarrollado un nuevo microscopio de nanomapping, impulsado por el láser y la óptica que se encuentran en un reproductor de DVD típico.

La nueva tecnología se está utilizando para transformar la forma en que se diagnostican y descubren las mutaciones genéticas que causan enfermedades.

Este microscopio mapea cientos de moléculas de ADN con códigos de barras químicamente cada segundo en una técnica desarrollada en colaboración con un equipo de científicos estadounidenses dirigido por el profesor Jason Reed de la Virginia Commonwealth University.

El equipo del profesor Reed usa CRISPR-Cas9 para etiquetar las moléculas de modo que puedan mapearse casi con tanta precisión como la secuenciación del ADN. al mismo tiempo que procesa grandes secciones del genoma a un ritmo mucho más rápido.

Usando componentes de DVD estándar, el equipo de Bristol supercargó su microscopio de fuerza atómica (AFM) para permitirle mapear físicamente las longitudes de moléculas de ADN individuales a una resolución de decenas de pares de bases a velocidades de cientos por segundo.

Este aumento de velocidad sin precedentes permite que este método de códigos de barras de ADN se utilice por primera vez para diagnósticos del mundo real.

Los científicos de IBM llegaron a los titulares en 1989 cuando desarrollaron la tecnología AFM y utilizaron una técnica relacionada para reorganizar las moléculas a nivel atómico para deletrear 'IBM'.

AFM logra este nivel de detalle mediante el uso de un lápiz óptico microscópico, similar a la aguja de un tocadiscos, que apenas hace contacto con la superficie del material que se está estudiando.

La interacción entre el lápiz y las moléculas crea la imagen. Sin embargo, El AFM tradicional es demasiado lento para aplicaciones médicas, por lo que lo utilizan principalmente ingenieros en ciencia de materiales.

El microscopio mide moléculas de ADN individuales con resolución subatómica mientras crea imágenes de hasta un millón de pares de bases de tamaño. Y lo hace utilizando una fracción de la cantidad de muestra necesaria para la secuenciación del ADN, reduciendo drásticamente el tiempo de medición.

Dr. Oliver Payton de la Facultad de Física de la Universidad de Bristol, co-inventó el microscopio de nanomapping. Dijo:"Utilizando el mecanismo de enfoque láser que se encuentra en todos los reproductores de DVD, hemos construido un microscopio que tiene la resolución y la velocidad para medir cada molécula en la superficie de la muestra en 3-D.

"Aunque otros tipos de microscopios tienen la resolución para ver estas moléculas de ADN, son miles de veces más lentos y se necesitarían años para hacer un diagnóstico confiable.

"Nuestro microscopio no solo es perfecto para estas aplicaciones médicas, pero debido a los componentes del reproductor de DVD fácilmente disponibles, se puede producir en masa ".

CRISPR ha aparecido recientemente en muchos titulares con respecto a la edición de genes. CRISPR es una enzima que los científicos han podido "programar" utilizando ácido ribonucleico (ARN) para cortar el ADN en lugares precisos que la célula repara por sí misma.

El ingenioso método de código de barras químico desarrollado por el equipo del profesor Reed altera las condiciones de reacción química de la enzima CRISPR para que solo se adhiera al ADN y no lo corte.

Dijo:"Debido a que la enzima CRISPR es una proteína que es físicamente más grande que la molécula de ADN, es perfecto para esta aplicación de códigos de barras.

"Nos sorprendió descubrir que este método es casi un 90 por ciento eficiente para unirse a las moléculas de ADN. Y debido a que es fácil ver las proteínas CRISPR, se pueden detectar mutaciones genéticas entre los patrones del ADN ".

Para demostrar la efectividad de la técnica, los investigadores mapearon las translocaciones genéticas presentes en las biopsias de ganglios linfáticos de pacientes con linfoma.

Las translocaciones ocurren cuando una sección del ADN se copia y se pega en el lugar equivocado del genoma. Son especialmente frecuentes en cánceres de la sangre como el linfoma, pero también ocurren en otros cánceres.