Los científicos están un paso más cerca de una revolución en la secuenciación del ADN, tras el desarrollo en un laboratorio de Harvard de un dispositivo diminuto diseñado para leer los cambios eléctricos diminutos que se producen cuando las hebras de ADN pasan a través de pequeños orificios, llamados nanoporos, en una membrana cargada eléctricamente.

Como se describe en Nanotecnología de la naturaleza el 11 de diciembre un equipo de investigación dirigido por Charles Lieber, el profesor de química Mark Hyman Jr., han logrado por primera vez crear un detector de nanoporos integrado, un desarrollo que abre la puerta a la creación de dispositivos que podrían utilizar matrices de millones de agujeros microscópicos para secuenciar el ADN de forma rápida y económica.

Descrito por primera vez hace más de 15 años, La secuenciación de nanoporos mide los cambios sutiles de la corriente eléctrica que se producen cuando las cuatro moléculas de base que componen el ADN pasan a través del poro. Al leer esos cambios, los investigadores pueden secuenciar ADN de forma eficaz.

Pero leer esos cambios sutiles en la corriente no es nada fácil. Una serie de desafíos, desde cómo registrar los pequeños cambios en la corriente hasta cómo escalar el proceso de secuenciación, significaron que el proceso nunca ha sido posible a gran escala. Lieber y su equipo, sin embargo, creen que han encontrado una solución unificada para la mayoría de esos problemas.

"Hasta que desarrollamos nuestro detector, no había forma de medir localmente los cambios en la corriente, —Dijo Lieber. “Nuestro método es ideal porque está extremadamente localizado. Podemos utilizar todo el trabajo existente que se ha realizado sobre nanoporos, pero con un detector local estamos un paso más cerca de revolucionar completamente la secuenciación ".

El detector desarrollado por Lieber y su equipo surgió de trabajos anteriores sobre nanocables. Usando los cables ultradelgados como un transistor a nanoescala, pueden medir los cambios en la corriente de manera más local y precisa que nunca.

“El transistor de nanocables mide el cambio de potencial eléctrico en el poro y amplifica eficazmente la señal, —Dijo Lieber. "Además de una señal más grande, eso nos permite leer las cosas mucho más rápido. Eso es importante porque el ADN es tan grande [que] el rendimiento de cualquier método de secuenciación debe ser alto. En principio, este detector puede funcionar a frecuencias de gigahercios ".

La medición altamente localizada también abre la puerta a la secuenciación en paralelo, que utiliza matrices de millones de poros para acelerar drásticamente el proceso de secuenciación.

Además del potencial para mejorar en gran medida la velocidad de secuenciación, el nuevo detector promete reducir drásticamente el costo de la secuenciación del ADN, dijo Ping Xie, asociado del Departamento de Química y Biología Química y coautor del artículo que describe la investigación.

Los métodos de secuenciación actuales a menudo comienzan con un proceso llamado reacción en cadena de la polimerasa, o amplificación de ADN, que copia una pequeña cantidad de ADN miles de millones de veces, facilitando la secuenciación. Aunque de importancia crítica para la biología, el proceso es caro, que requieren suministros químicos y costosos equipos de laboratorio.

En el futuro, Xie dijo, será posible construir la tecnología de secuenciación de nanoporos en un chip de silicio, permitiendo a los doctores, investigadores, o incluso que la persona promedio utilice la secuenciación del ADN como herramienta de diagnóstico.

El avance del equipo de Lieber pronto podría hacer la transición del laboratorio al producto comercial. La Oficina de Desarrollo Tecnológico de Harvard está trabajando en una estrategia para comercializar la tecnología de manera adecuada, incluida la concesión de licencias a una empresa que planea incorporarlo a su plataforma de secuenciación de ADN.

"Ahora mismo, estamos limitados en nuestra capacidad para realizar la secuenciación de ADN, —Dijo Xie. “La tecnología de secuenciación actual es donde estaban las computadoras en los años 50 y 60. Requiere mucho equipamiento y es muy caro. Pero solo 50 años después, las computadoras están en todas partes, incluso en tarjetas de felicitación. Nuestro detector abre la puerta para hacer una extracción de sangre y saber inmediatamente con qué está infectado un paciente, y tomar decisiones de tratamiento muy rápidamente ".

Esta historia se publica por cortesía de Harvard Gazette, Periódico oficial de la Universidad de Harvard. Para noticias universitarias adicionales, visite Harvard.edu.