(PhysOrg.com) - Los científicos del Imperial College de Londres están desarrollando tecnología que podría, en última instancia, secuenciar el genoma de una persona en cuestión de minutos. a una fracción del costo de las técnicas comerciales actuales.
Los investigadores han patentado una tecnología de prototipo temprana que creen que podría conducir a una herramienta de secuenciación de ADN comercial ultrarrápida en diez años. Su trabajo se describe en un estudio publicado este mes en la revista Nano letras y cuenta con el apoyo del Wellcome Trust Translational Award y la Fundación Corrigan.
La investigación sugiere que los científicos podrían eventualmente secuenciar un genoma completo en un solo procedimiento de laboratorio, mientras que en la actualidad solo puede secuenciarse después de romperse en pedazos en un proceso muy complejo y que requiere mucho tiempo. La secuenciación del genoma rápida y económica podría permitir a la gente común descubrir los secretos de su propio ADN, revelando su susceptibilidad personal a enfermedades como el Alzheimer, diabetes y cáncer. Los profesionales médicos ya están utilizando la secuenciación del genoma para comprender los problemas de salud de toda la población e investigar formas de adaptar tratamientos o prevenciones individualizados.
Dr. Joshua Edel, uno de los autores del estudio del Departamento de Química del Imperial College de Londres, dijo:"En comparación con la tecnología actual, este dispositivo podría conducir a una secuenciación mucho más barata:solo unos pocos dólares, en comparación con $ 1 millón para secuenciar un genoma completo en 2007. Aún no lo hemos probado en un genoma completo, pero nuestros experimentos iniciales sugieren que, en teoría, podría hacer un escaneo completo de los 3, 165 millones de bases en el genoma humano en minutos, proporcionando enormes beneficios para las pruebas médicas, o perfiles de ADN para labores policiales y de seguridad. Debería ser significativamente más rápido y confiable, y sería fácil de escalar para crear un dispositivo con la capacidad de leer hasta 10 millones de bases por segundo, frente a las típicas 10 bases por segundo que se obtienen con las técnicas actuales en tiempo real de una sola molécula ".
En el nuevo estudio, Los investigadores demostraron que es posible impulsar una hebra de ADN a alta velocidad a través de un pequeño orificio de 50 nanómetros (nm), o nanoporo, cortado en un chip de silicio. utilizando una carga eléctrica. Cuando la hebra emerge de la parte posterior del chip, su secuencia codificante (bases A, C, T o G) se lee mediante una 'unión de electrodo tunelizado'. Este espacio de 2 nm entre dos cables soporta una corriente eléctrica que interactúa con la señal eléctrica distinta de cada código base. Luego, una computadora poderosa puede interpretar la señal del código base para construir la secuencia del genoma, haciendo posible combinar todas estas técnicas bien documentadas por primera vez.
La secuenciación utilizando nanoporos se ha considerado durante mucho tiempo el próximo gran desarrollo para la tecnología del ADN, gracias a su potencial de secuenciación de alta velocidad y alta capacidad. Sin embargo, Los diseños para un lector rápido y preciso no se han demostrado hasta ahora.
Coautor Dr. Emanuele Instuli, del Departamento de Química del Imperial College de Londres, explicó los desafíos que enfrentaron en esta investigación:"Hacer pasar la hebra de ADN a través del nanoporo es un poco como chupar espaguetis. Hasta ahora ha sido difícil alinear con precisión la unión y el nanoporo. Además, diseñar los alambres de los electrodos con tales dimensiones se acerca a la escala atómica y está efectivamente en el límite de la instrumentación existente. Sin embargo, en este experimento pudimos convertir dos diminutos cables de platino en una unión de electrodos con un espacio lo suficientemente pequeño como para permitir que la corriente de electrones fluya entre ellos ".
Esta tecnología tendría varias ventajas distintas sobre las técnicas actuales, según el coautor, Aleksandar Ivanov del Departamento de Química del Imperial College de Londres:"La secuenciación de nanoporos sería una procedimiento simple, a diferencia de los métodos comerciales disponibles, que requieren procesos químicos destructivos y que requieren mucho tiempo para descomponer y replicar pequeñas secciones de las moléculas de ADN para determinar su secuencia. Adicionalmente, Estos chips de silicio son increíblemente duraderos en comparación con algunos de los materiales más delicados que se utilizan actualmente. Se pueden manejar lavadas y reutilizadas muchas veces sin degradar su rendimiento ".
Dr. Tim Albrecht, otro autor del estudio, del Departamento de Química del Imperial College de Londres, dice:"El siguiente paso será diferenciar entre diferentes muestras de ADN y, por último, entre bases individuales dentro de la cadena de ADN (es decir, secuenciación verdadera). Creo que sabemos el camino a seguir pero es un proyecto desafiante y tenemos que dar muchos más pasos antes de que nuestra visión se haga realidad ".
