Los investigadores han ideado un sensor a nanoescala para leer electrónicamente la secuencia de una sola molécula de ADN, una técnica que es rápida y económica y que podría hacer que la secuenciación de ADN esté ampliamente disponible.

La técnica podría conducir a una medicina personalizada asequible, potencialmente reveladora de predisposiciones para enfermedades como el cáncer, diabetes o adicción.

"Hay un camino claro hacia una solución viable, plataforma de secuenciación de fácil producción, "dijo Jens Gundlach, un profesor de física de la Universidad de Washington que dirige el equipo de investigación. "Aumentamos un nanoporo de proteína que desarrollamos para este propósito con un motor molecular que mueve una hebra de ADN a través del poro un nucleótido a la vez".

Los investigadores informaron anteriormente sobre la creación del nanoporo mediante la ingeniería genética de un poro de proteína a partir de una micobacteria. El nanoporo, de Mycobacterium smegmatis porin A, tiene una abertura de 1 mil millonésima parte de un metro de tamaño, lo suficientemente grande como para que pase una sola hebra de ADN.

Para que funcione como lector, el nanoporo se colocó en una membrana rodeada de una solución de cloruro de potasio, con un pequeño voltaje aplicado para crear una corriente de iones que fluye a través del nanoporo. La firma eléctrica cambia según el tipo de nucleótido que viaja a través del nanoporo. Cada tipo de nucleótido de ADN:citosina, guanina adenina y timina:produce una firma distintiva.

Los investigadores conectaron un motor molecular, tomado de una enzima asociada con la replicación de un virus, para tirar de la hebra de ADN a través del lector de nanoporos. El motor fue utilizado por primera vez en un esfuerzo similar por investigadores de la Universidad de California, Santa Cruz, pero usaron un poro diferente que no pudo distinguir los diferentes tipos de nucleótidos.

Gundlach es el autor correspondiente de un artículo publicado en línea el 25 de marzo por Biotecnología de la naturaleza que informa una demostración exitosa de la nueva técnica utilizando seis hebras diferentes de ADN. Los resultados correspondieron a la secuencia de ADN ya conocida de las hebras, que tenía regiones legibles de 42 a 53 nucleótidos de largo.

"El motor tira de la hebra a través del poro a una velocidad manejable de decenas de milisegundos por nucleótido, que es lo suficientemente lento para poder leer la señal actual, "Dijo Gundlach.

Gundlach dijo que la técnica de nanoporos también se puede utilizar para identificar cómo se modifica el ADN en un individuo determinado. Tales modificaciones, denominadas modificaciones epigenéticas del ADN, tienen lugar como reacciones químicas dentro de las células y son causas subyacentes de diversas afecciones.

"Las modificaciones epigenéticas son bastante importantes para cosas como el cáncer, ", dijo. Ser capaz de proporcionar secuenciación de ADN que pueda identificar cambios epigenéticos" es uno de los encantos del método de secuenciación de nanoporos ".

Coautores de la Biotecnología de la naturaleza papel son Elizabeth Manrao, Ian Derrington, Andrew Laszlo, Kyle Langford, Matthew Hopper y Nathaniel Gillgren de la Universidad de Washington, y Mikhail Pavlenok y Michael Niederweis de la Universidad de Alabama en Birmingham.

El trabajo fue financiado por el Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano en un programa diseñado para encontrar una manera de realizar la secuenciación de ADN individual por menos de $ 1. 000. Cuando comenzó ese programa, Gundlach dijo:el costo de dicha secuenciación probablemente fue de cientos de miles de dólares, pero "con técnicas como esta podría reducirse a un proyecto de genoma de 10 dólares o 15 minutos. Se está moviendo rápido".