La secuenciación del ADN se ha vuelto tan común, pocos se dan cuenta de lo difícil que es extraer una sola molécula de ADN de una muestra biológica.

La investigación dirigida por UC Riverside está facilitando la detección y captura de ADN de muestras de fluidos como sangre utilizando un pequeño tubo de vidrio y corriente eléctrica. La técnica, descrito en la revista Nanoescala , también puede mejorar el diagnóstico de cáncer en el futuro.

ADN un bicatenario, Molécula cargada eléctricamente que contiene toda la información que un organismo necesita para crear y organizar los componentes básicos de la vida. está firmemente plegado dentro del núcleo celular. Extraer el ADN de una sola célula requiere mucho tiempo y es poco práctico para muchos propósitos médicos y científicos. Afortunadamente, como las células mueren naturalmente, sus membranas estallan, liberar el contenido, incluido el ADN. Esto significa que una muestra de sangre, por ejemplo, contiene muchas hebras de ADN flotante que deberían, En teoria, Ser más fácil de identificar y extraer en cantidad.

Sin embargo, las células carroñeras llamadas macrófagos que limpian los desechos celulares destruyen la mayor parte del ADN libre de células, dejándolo en bajas concentraciones en la sangre. La mayoría de los enfoques para capturar ADN libre de células requieren técnicas costosas que primero concentran las moléculas antes de usar tintes fluorescentes para ayudar a ver el ADN.

Autor para correspondencia Kevin Freedman, profesor asistente de bioingeniería en la Facultad de Ingeniería Marlan y Rosemary Bourns de UC Riverside, lideró un esfuerzo para mejorar la detección y captura de ADN en concentraciones más bajas mediante el uso de una carga eléctrica para dirigir una muestra de ADN directamente a un tubo de vidrio con una pequeña abertura llamada nanoporo. La detección de nanoporos se ha convertido en un método rápido y de confianza, y herramienta de diagnóstico rentable en diferentes aplicaciones médicas y clínicas.

"Sabemos que si aplica voltaje a través de la membrana celular, Los iones se moverán a través de los poros de la membrana celular. "Freedman dijo." El ADN también viaja con el campo eléctrico, y podemos usarlo para mover el ADN ".

Los investigadores colocaron un electrodo positivo dentro de un tubo de vidrio con una abertura, o poro, 20 nanómetros de ancho, un poco más grande que una molécula de ADN pero demasiado pequeño para admitir células. Aplicaron un potencial eléctrico al nanoporo, que se sumergió en un vial que contenía una muestra de ADN y un electrodo negativo. El ADN libre de células se movió hacia el poro y lo bloqueó. El cambio en la corriente eléctrica a medida que el ADN viajaba a través del poro permitió a los investigadores detectarlo.

"Es como intentar pasar espaguetis a través de una aguja, "Dijo Freedman." Para atravesar el poro tiene que ser casi perfectamente lineal ".

Cuanto más cerca de la superficie del líquido los investigadores mantenían el poro, cuanto más ADN recogió.

"Asombrosamente, encontramos que el ADN se acumula en las interfaces líquido-aire. Si hay una capa de enfriamiento, el ADN intentará ir a la ubicación más fría, ", Dijo Freedman." Esperamos que lo mismo sea cierto para una muestra de sangre, por lo que se puede utilizar el mismo mecanismo para concentrar el ADN cerca de la superficie. Esto no solo es beneficioso, pero esta estrategia de detección de nanoporos también demostró una mayor relación señal / ruido cerca de la superficie. Realmente es una situación en la que todos ganan ".

Con algunos refinamientos, los autores creen que su técnica puramente eléctrica podría ayudar a diagnosticar algunos tipos de cáncer a partir de una sola muestra de sangre. Además del ADN, a medida que crecen los tumores, las vesículas se liberan en el torrente sanguíneo. Estas minigotas a base de lípidos pueden considerarse minicélulas que son idénticas a las células cancerosas originales y también podrían detectarse mediante la detección de nanoporos.

Teniendo en cuenta todas las características únicas de esta técnica puramente eléctrica, el sistema de detección de nanoporos tiene el potencial de ser utilizado como una evaluación de prueba de diagnóstico en el punto de atención en el futuro.

El artículo se titula "Medición del ADN atrapado en la interfaz líquido-aire para mejorar la detección de una sola molécula".