Los investigadores de la Universidad de Massachusetts Amherst han ampliado cien veces los límites de la ingeniería biomédica con un nuevo método para la detección de ADN con una sensibilidad sin precedentes.
"La detección de ADN está en el centro de la bioingeniería", afirma Jinglei Ping, autor principal del artículo que apareció en Proceedings of the National Academy of Sciences .
Ping es profesor asistente de ingeniería mecánica e industrial, profesor asistente adjunto de ingeniería biomédica y afiliado al Centro para el Monitoreo Personalizado de la Salud del Instituto de Ciencias de la Vida Aplicadas. "Todo el mundo quiere detectar el ADN en una concentración baja con una sensibilidad alta. Y acabamos de desarrollar este método para mejorar la sensibilidad unas 100 veces sin coste alguno".
Con los métodos de detección tradicionales, afirma, "el desafío consiste básicamente en encontrar la aguja en un pajar". Hay muchas moléculas presentes en una muestra que no son el ADN objetivo y que pueden interferir con el resultado.
Ahí es donde este método es diferente. La muestra de prueba se coloca dentro de un campo eléctrico alterno. Luego, "dejamos bailar al ADN", dice. "Cuando las hebras de ADN bailan, tienen una frecuencia de oscilación específica". Luego, los investigadores pueden leer muestras para ver si hay una molécula que se mueve de una manera que coincida con el movimiento del ADN objetivo y distinguirla fácilmente de diferentes patrones de movimiento. Esto funciona incluso cuando hay una concentración muy baja del ADN objetivo.
Este nuevo método tiene enormes implicaciones para acelerar la detección de enfermedades. En primer lugar, debido a que es tan sensible, los diagnósticos pueden ocurrir en etapas más tempranas de la progresión de la enfermedad, lo que puede afectar en gran medida los resultados de salud.
Además, este método lleva unos minutos, no días, semanas o meses, porque es todo eléctrico. "Esto lo hace adecuado para el punto de atención", afirma. "Por lo general, proporcionamos muestras a un laboratorio y ellos pueden proporcionar los resultados de forma rápida o lenta, dependiendo de qué tan rápido vayan, y puede tardar 24 horas o más".
Por ejemplo, cita cómo, cuando se diagnostica, una muestra de biopsia se congela y luego se envía a un laboratorio para su procesamiento, lo que puede tardar hasta dos meses. Los resultados casi instantáneos con este nuevo método significan que el tratamiento no tiene que esperar los tiempos de procesamiento del laboratorio.
Otro beneficio:es portátil. Ping describe el dispositivo como similar en tamaño a una herramienta de prueba de azúcar en sangre, lo que abre las puertas a mejoras en la salud a escala global. "Se puede utilizar en lugares donde los recursos son limitados. Fui a un país y el médico suele ir a una aldea una o dos veces al año, y ahora tal vez puedan tener una base que tenga este tipo de herramienta y puedan tendrá la oportunidad de probarlo rápida y fácilmente."
Ping está entusiasmado con la amplitud de posibles aplicaciones de este descubrimiento y afirma:"El enfoque nanomecanoeléctrico también puede integrarse con otras tecnologías de bioingeniería, como CRISPR, para dilucidar las vías de señalización de los ácidos nucleicos, comprender los mecanismos de las enfermedades, identificar nuevos objetivos farmacológicos y crear estrategias de tratamiento personalizadas, incluidas terapias dirigidas a microARN".
Xiaoyu Zhang, asistente de investigación graduado de Ping Lab, realizará una presentación oral relevante para este estudio en la reunión anual de la Sociedad de Ingeniería Biomédica el 13 de octubre de 2023 en Seattle, WA.
Más información: Xiaoyu Zhang et al, Enfoque nanomecanoeléctrico para la detección de ADN sin etiquetas altamente sensible y específica, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2023). DOI:10.1073/pnas.2306130120
Información de la revista: Actas de la Academia Nacional de Ciencias
Proporcionado por la Universidad de Massachusetts Amherst
