Los científicos de EPFL han desarrollado un método que mejora la precisión de la secuenciación del ADN hasta mil veces. El método, que utiliza nanoporos para leer nucleótidos individuales, allana el camino para una secuenciación de ADN mejor y más barata.

La secuenciación de ADN es una técnica que puede determinar la secuencia exacta de una molécula de ADN. Una de las herramientas biológicas y médicas más críticas disponibles en la actualidad, se encuentra en el núcleo del análisis del genoma. Leer la composición exacta de los genes, los científicos pueden detectar mutaciones, o incluso identificar diferentes organismos. Un poderoso método de secuenciación de ADN utiliza pequeños, poros de tamaño nanométrico que leen el ADN a su paso. Sin embargo, La "secuenciación de nanoporos" es propensa a una gran inexactitud porque el ADN generalmente pasa muy rápido. Los científicos de EPFL ahora han descubierto un líquido viscoso que ralentiza el proceso hasta mil veces, mejorando enormemente la resolución y precisión del método. El avance se publica en Nanotecnología de la naturaleza .

Leyendo demasiado rápido

El ADN es una molécula larga formada por cuatro bloques de construcción diferentes que se repiten. Estos se denominan "nucleótidos" y están unidos en varias combinaciones que contienen la información genética de la célula. como los genes. Esencialmente, los cuatro nucleótidos componen todo el lenguaje genético. La secuenciación del ADN busca descifrar este lenguaje, dividiéndolo en letras individuales.

En secuenciación de nanoporos, El ADN pasa a través de un poro diminuto en una membrana, al igual que un hilo pasa por una aguja. El poro también contiene una corriente eléctrica. A medida que cada uno de los cuatro nucleótidos atraviesa el poro, bloquean la corriente de formas individuales que pueden usarse para identificarlos. Aunque poderoso, el método adolece de alta velocidad:el ADN atraviesa el poro demasiado rápido para poder leerlo con suficiente precisión.

Ralentizar las cosas

El laboratorio de Aleksandra Radenovic en el Instituto de Bioingeniería de la EPFL ahora ha superado el problema de la velocidad utilizando una gruesa, líquido viscoso que ralentiza el paso del ADN de dos a tres órdenes de magnitud. Como resultado, La precisión de la secuenciación mejora hasta los nucleótidos individuales.

La investigación fue realizada por Jiandong Feng y Ke Liu, trabajando con colegas en el laboratorio de Andras Kis en EPFL. Los dos investigadores desarrollaron una película hecha de disulfuro de molibdeno (MoS2), sólo 0,7 nm de espesor. Esto ya es una innovación sobre los intentos en el campo que usan grafeno:el ADN es una molécula bastante pegajosa y el MoS2 es considerablemente menos adhesivo que el grafeno. Luego, el equipo creó un nanoporo en la membrana, casi 3 nm de ancho.

El siguiente paso fue disolver el ADN en un líquido espeso que contenía iones cargados y cuya estructura molecular se puede ajustar para cambiar su espesor. o "gradiente de viscosidad". El líquido pertenece a la clase de "líquidos iónicos a temperatura ambiente", que son básicamente sales disueltas en una solución. Los científicos de EPFL explotaron la capacidad de sintonización del líquido para llevarlo a un gradiente de viscosidad ideal, suficiente para ralentizar el ADN.

Finalmente, el equipo probó su sistema pasando nucleótidos conocidos, disuelto en el líquido, a través del nanoporo varias veces. Esto les permitió tomar una lectura promedio para cada uno de los cuatro nucleótidos, que se puede utilizar para identificarlos más adelante.

Aunque todavía se encuentra en una etapa de prueba, el equipo tiene como objetivo continuar su trabajo probando hebras de ADN completas. "Buscamos oportunidades para comercializar esta técnica, que es prometedor para la secuenciación con nanoporos de estado sólido, "dice Jiandong Feng.

Los científicos también predicen que el uso de componentes electrónicos de alta gama y el control del gradiente de viscosidad del líquido podrían optimizar aún más el sistema. Combinando líquidos iónicos con nanoporos en películas delgadas de disulfuro de molibdeno, esperan crear una plataforma de secuenciación de ADN más barata con un mejor rendimiento.

El trabajo ofrece una forma innovadora que puede mejorar uno de los mejores métodos de secuenciación de ADN disponibles. "En los próximos años, La tecnología de secuenciación definitivamente pasará de la investigación a las clínicas, "dice Aleksandra Radenovic." Por eso, necesitamos una secuenciación de ADN rápida y asequible, y la tecnología de nanoporos puede ofrecerla ".