Un equipo de investigación del noreste ha desarrollado una nueva tecnología que optimiza la secuenciación del ADN utilizando nanofísica y corrientes eléctricas. En un artículo publicado en Nanotecnología de la naturaleza , Profesor del Noreste de Física Biológica Meni Wanunu, en asociación con Pacific Biosciences, una empresa de biotecnología centrada en la secuenciación de ADN, desarrolló un método para cargar ADN en pozos de secuenciación con eficiencias de órdenes de magnitud más altas.

"Además de ser un mercado de miles de millones de dólares al año, La secuenciación del ADN es una vía donde las mejoras incrementales en la investigación, como el descubrimiento de un nuevo gen, por ejemplo, puede tener consecuencias clínicas inmediatas, "dijo Wanunu.

Nuestro ADN humano es un genoma compuesto por 23 pares de cromosomas, que se divide en seis mil millones de piezas que se unen para dar a cada persona sus características y propiedades únicas. Si bien tenemos la capacidad de secuenciar partes importantes del genoma, la capacidad de conocer la secuencia completa tiene el potencial de hacer grandes avances en el área de comprensión y predicción de enfermedades, y más importante, para personalizar la medicina.

"Ahora, juntar toda la secuencia a través de métodos tradicionales es como unir un rompecabezas gigante, y la tasa de error puede volverse tan enorme que después de los primeros cientos de bases, la secuencia es un galimatías, ", dijo Wanunu." Es por eso que hay un límite fundamental para los métodos de secuenciación de segunda generación, que queremos dejar atrás ".

Esta es la razón por la que la tecnología ha evolucionado para presentar un nuevo método para secuenciar el ADN:la secuenciación de una sola molécula.

Pacific Biosciences ha desarrollado una tecnología óptica para la secuenciación de ADN de una sola molécula que se basa en nanopozos. Estos pocillos localizan la señal de secuenciación y permiten que se lleve a cabo la secuenciación de una sola molécula. Sin embargo, los métodos utilizados por la empresa para cargar el ADN en los pozos favorecen las moléculas de ADN más cortas, en lugar de los más largos.

El laboratorio de Wanunu ha rediseñado los pozos para incorporar nanoporos en sus bases, lo que les permite atraer segmentos más grandes de ADN utilizando un campo eléctrico. Simplemente aplicando un voltaje, las moléculas de ADN cargadas entran de manera eficiente en los pozos, y las moléculas de ADN más largas se prefieren a las más cortas.

"Las moléculas de ADN grandes solo necesitan un pequeño empujón para entrar en el volumen de secuenciación, pero una vez que aplicamos esta fuerza, podemos capturar fácilmente fragmentos de muestra enormes. El sistema permitirá experimentos de secuenciación totalmente nuevos, "dijo Joe Larkin, primer autor de este artículo.

Para promover esta investigación, Wanunu y su laboratorio están trabajando en la preparación de esta tecnología para un uso a mayor escala, específicamente con equipos de Pacific Biosciences. El equipo está probando un sustrato poroso para reemplazar los pozos de metal que se utilizan actualmente para atraer y secuenciar el ADN. A medida que continúan en esta investigación, Wanunu espera aumentar aún más la longitud fundamental del ADN que se puede secuenciar.

"Nos gustaría tener una plataforma, algún día, que secuencia cada molécula de ácido nucleico en una sola célula, sin la necesidad de hacer muchas copias de estas moléculas antes de la secuenciación, solo leyendo el ADN nativo, "Dijo Wanunu.