(PhysOrg.com) - Los ingenieros biomédicos de la Universidad de Boston han ideado un método para hacer que la futura secuenciación del genoma sea más rápida y barata al reducir drásticamente la cantidad de ADN necesaria. eliminando así los costosos, paso de amplificación de ADN que requiere mucho tiempo y es propenso a errores.

En un estudio publicado en la edición en línea del 20 de diciembre de Nature Nanotechnology, un equipo dirigido por el profesor asociado de ingeniería biomédica de la Universidad de Boston, Amit Meller, detalla el trabajo pionero en la detección de moléculas de ADN a medida que atraviesan los nanoporos de silicio. La técnica utiliza campos eléctricos para alimentar largas hebras de ADN a través de poros de cuatro nanómetros de ancho. muy parecido a enhebrar una aguja. El método utiliza medidas sensibles de corriente eléctrica para detectar moléculas de ADN individuales a medida que atraviesan los nanoporos.

"El estudio actual muestra que podemos detectar una cantidad mucho menor de muestra de ADN de lo que se informó anteriormente, ", dijo Meller." Cuando la gente comienza a implementar la secuenciación del genoma o el perfil del genoma utilizando nanoporos, podrían usar nuestro enfoque de captura de nanoporos para reducir en gran medida el número de copias utilizadas en esas mediciones ".

En la actualidad, La secuenciación del genoma utiliza la amplificación del ADN para producir miles de millones de copias moleculares con el fin de producir una muestra lo suficientemente grande como para ser analizada. Además del tiempo y el costo que implica la amplificación del ADN, algunas de las moléculas, como fotocopias de fotocopias, salen menos que perfectas. Meller y sus colegas en BU, La Universidad de Nueva York y la Universidad Bar-Ilan en Israel han aprovechado los campos eléctricos que rodean las bocas de los nanoporos para atraer largos, hebras de ADN cargadas negativamente y deslícelas a través del nanoporo donde se puede detectar la secuencia de ADN. Dado que el ADN se atrae a los nanoporos desde la distancia, se necesitan muchas menos copias de la molécula.

Antes de crear este nuevo método, el equipo tuvo que desarrollar una comprensión de la electrofísica a nanoescala, donde las reglas que gobiernan el mundo en general no se aplican necesariamente. Hicieron un descubrimiento contradictorio:cuanto más larga era la hebra de ADN, cuanto más rápido encuentre la abertura de los poros.

"Eso es realmente sorprendente, ", Dijo Meller." Es de esperar que si tiene un 'espagueti más largo, 'Entonces encontrar el final sería mucho más difícil. Al mismo tiempo, este descubrimiento significa que el sistema de nanoporos está optimizado para la detección de cadenas largas de ADN:decenas de miles de pares de bases, o incluso más. Esto podría acelerar drásticamente la secuenciación genómica futura al permitir el análisis de una cadena larga de ADN en un solo golpe, en lugar de tener que recopilar resultados de muchos fragmentos cortos.

"Las tecnologías de amplificación de ADN limitan la longitud de la molécula de ADN a menos de mil pares de bases, ", Agregó Meller." Debido a que nuestro método evita la amplificación, no solo reduce el costo, tiempo y tasa de error de las técnicas de replicación del ADN, pero también permite el análisis de hebras de ADN muy largas, mucho más que las limitaciones actuales ".

Con este conocimiento en la mano, Meller y su equipo se propusieron optimizar el efecto. Utilizaron gradientes de sal para alterar el campo eléctrico alrededor de los poros, que aumentó la velocidad a la que se capturaron las moléculas de ADN y acortó el tiempo de retraso entre las moléculas, reduciendo así la cantidad de ADN necesaria para realizar mediciones precisas. En lugar de flotar hasta que se toparon con un nanoporo, Las hebras de ADN se canalizaron hacia las aberturas.

Al aumentar las tasas de captura en algunos órdenes de magnitud, y al reducir el volumen de la cámara de muestras, los investigadores redujeron el número de moléculas de ADN requeridas en un factor de 10, 000 - de aproximadamente mil millones de moléculas de muestra a 100, 000.