Un equipo de investigación internacional encabezado por Michal Hocek del Instituto de Química Orgánica y Bioquímica de la Academia Checa de Ciencias (IOCB Praga) y la Universidad Charles y Ciara K. O'Sullivan de la Universitat Rovira i Virgili (URV) en España han desarrollado una novela método para etiquetar el ADN, que en el futuro se podrá utilizar para secuenciar ADN mediante detección electroquímica. Los investigadores presentaron sus resultados en el Revista de la Sociedad Química Estadounidense .

Una molécula de ADN consta de cuatro bloques de construcción básicos, nucleótidos. La información genética transportada dentro de la molécula está determinada por el orden de los nucleótidos. Conocimiento del orden de estos bloques de construcción, que se conoce como la secuencia de ADN, es necesario para el diagnóstico de enfermedades y el análisis forense de ADN, por ejemplo. A pesar de los grandes avances de los últimos años, los métodos actuales de secuenciación del ADN, típicamente basado en etiquetado fluorescente, siguen siendo técnicas que requieren mucho tiempo y son relativamente caras, que tienen algunas limitaciones. Por lo tanto, Los científicos están buscando intensamente nuevos enfoques para simplificar y acelerar la secuenciación.

Un enfoque prometedor es el uso de detección electroquímica y los llamados marcadores redox, que son compuestos que pueden oxidarse o reducirse en electrodos. Un equipo multidisciplinario de investigadores del IOCB Praga, URV, la Facultad de Ciencias de la Universidad Charles, la Academia de Ciencias de Polonia, y el Instituto de Biofísica de la Academia Checa de Ciencias, con los estudiantes David Kodr y Cansu Pinar Yenice como primeros autores, ahora ha logrado diseñar y sintetizar nucleótidos artificiales con etiquetas redox adheridas especiales que se pueden oxidar en un electrodo de oro o carbono a un potencial específico para producir una señal medible y analíticamente útil. Estas etiquetas son carboranos, estructuras de jaula compuestas por átomos de boro y carbono, en el que se pueden incorporar otros átomos de metal, como el hierro o el cobalto, afectando sus propiedades electroquímicas resultantes.

Los nucleótidos modificados se han diseñado para que la enzima ADN polimerasa, que utiliza bloques de construcción de nucleótidos disponibles para construir ADN dentro de una célula, puede incorporarlos en una cadena de ADN recién sintetizada. Por lo tanto, los investigadores han logrado preparar una hebra de ADN que comprende nucleótidos modificados. Al mismo tiempo, cada uno de los cuatro tipos de nucleótidos lleva su propia etiqueta única que permite su posterior identificación. Y ahí estaba el principal escollo del proyecto; hasta ahora, los investigadores siempre solo habían logrado etiquetar y medir uno, como máximo dos, tipos de nucleótidos marcados con redox en una sola hebra de ADN.

Debido a que cada uno de los nucleótidos modificados lleva su propia etiqueta, que durante la detección electroquímica da una señal de oxidación específica a potenciales variables, se pueden distinguir los tipos individuales de nucleótidos. Es más, el tamaño de cada señal depende del número de copias del nucleótido dado en el ADN, lo que luego permite determinar rápidamente la representación relativa de nucleótidos individuales en el ADN medido.

La codificación electroquímica de bases de ADN desarrollada recientemente ofrece una serie de ventajas, como una instrumentación más sencilla y asequible y un análisis más rápido. El método es prometedor para la secuenciación de ADN y aplicaciones de diagnóstico, así como para el desarrollo de nuevos chips de ADN.