En la película de ciencia ficción Gattaca, los visitantes solo tienen seguridad clara si un análisis de sangre y la lectura de su perfil genético coinciden con la muestra en el archivo. Ahora, Los secuenciadores de ADN baratos y el software personalizado podrían hacer realidad la autenticación de ADN en tiempo real.

Investigadores de la Universidad de Columbia y el Centro del Genoma de Nueva York han desarrollado un método para identificar de forma rápida y precisa a las personas y las líneas celulares a partir de su ADN. La tecnología podría tener múltiples aplicaciones, desde la identificación de víctimas en un desastre masivo hasta el análisis de escenas de crímenes. Pero su uso más inmediato podría ser marcar líneas celulares contaminadas o mal etiquetadas en experimentos de cáncer, una de las principales razones por las que los estudios se invalidan posteriormente. El descubrimiento se describe en el último número de eLife .

"Nuestro método abre nuevas formas de utilizar la tecnología estándar en beneficio de la sociedad, "dijo el autor principal del estudio, Yaniv Erlich, profesor de informática en Columbia Engineering, un miembro principal adjunto en NYGC, y miembro del Data Science Institute de Columbia. "Estamos especialmente entusiasmados con el potencial para mejorar la autenticación celular en la investigación del cáncer y potencialmente acelerar el descubrimiento de nuevos tratamientos".

El software está diseñado para ejecutarse en MinION, un instrumento del tamaño de una tarjeta de crédito que extrae hebras de ADN a través de sus poros microscópicos y lee secuencias de nucleótidos, o las letras A del ADN, T, C, G. El dispositivo ha hecho posible que los investigadores estudien bacterias y virus en el campo, pero su alta tasa de error y las grandes brechas de secuenciación tienen, hasta ahora, limitó su uso en células humanas con sus miles de millones de nucleótidos.

En un proceso innovador de dos pasos, los investigadores describen una nueva forma de utilizar el $ 1, 000 MinION y la abundancia de datos genéticos humanos ahora en línea para validar la identidad de personas y células mediante su ADN con una precisión casi perfecta. Primero, utilizan el MinION para secuenciar cadenas aleatorias de ADN, entre los que seleccionan variantes individuales, que son nucleótidos que varían de persona a persona y los hacen únicos. Luego, utilizan un algoritmo bayesiano para comparar aleatoriamente esta mezcla de variantes con las variantes correspondientes en otros perfiles genéticos registrados. Con cada verificación cruzada, el algoritmo actualiza la probabilidad de encontrar una coincidencia, reduciendo rápidamente la búsqueda.

Las pruebas muestran que el método puede validar la identidad de un individuo después de verificar entre 60 y 300 variantes, los investigadores informan. En minutos, verificó la identidad del autor principal del estudio, Sophie Zaaijer, ex miembro de NYGC y ahora investigador postdoctoral en Cornell Tech.

Para hacer esto, el MinION coincidió con la lectura del genoma de Zaaijer, extraído de una muestra de células de las mejillas, con un perfil de referencia almacenado entre 31, 000 otros genomas en la base de datos pública, DNA.land. La identidad de Erlich se verificó de la misma manera, con la secuenciación inicial realizada por estudiantes de Columbia en la clase de genómica ubicua que él y Zaaijer enseñaron en 2015.

Llaman a su técnica de reidentificación 'boceto de MinION', que Zaaijer compara con la capacidad del cerebro para distinguir un pájaro a partir de algunas características reveladoras en un dibujo lineal abstracto de Picasso. El 'boceto' genético del MinION de una muestra de célula se compara con una base de datos creciente de bocetos, perfiles genéticos igualmente incompletos producidos por kits de prueba de ADN caseros como 23andMe y donados a la ciencia por los consumidores.

"Utilizando nuestro método, solo se necesitan unas pocas lecturas de ADN para inferir una coincidencia con un individuo en la base de datos, "dice Zaaijer.

El uso más prometedor de 'bocetos de MinION' puede ser como una herramienta barata de autenticación celular en la investigación experimental, dicen los científicos familiarizados con sus capacidades. En el estudio, Los investigadores compararon rápidamente una cepa de células leucémicas secuenciadas por MinION con un archivo de referencia en la base de datos de Cancer Cell Line Encyclopedia, ellos informan. Cuando intentaron contaminar las células con otros cultivos, rechazó correctamente una coincidencia si los niveles de contaminación subieron por encima del 25 por ciento.

El uso de líneas celulares mal identificadas o contaminadas en la investigación médica tiene la culpa de hasta un tercio de los $ 28 mil millones estimados que se gastan cada año en estudios que no se pueden replicar. según un estudio reciente. En un ensayo de 2014 en Science, el director del Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales, Jon Lorsch, pidió nuevas políticas y tecnologías para abordar el problema.

Al carecer de la costosa maquinaria necesaria para validar líneas celulares por sí mismas, la mayoría de los investigadores se saltan la validación o envían sus cultivos a laboratorios especializados, lo que puede retrasar los hallazgos y tratamientos importantes. Si estuviera disponible una alternativa más fácil, la mayoría de los investigadores lo usarían, dice Neville Sanjana, un miembro principal de la facultad en NYGC y profesor asistente en el Departamento de Biología de la NYU que trabaja en líneas celulares de cáncer de piel y pulmón y no participó en el estudio.

"Nadie quiere perder el tiempo y los reactivos trabajando en las células equivocadas, ", dice." Al precio correcto, todos los laboratorios adoptarán esto ".