Tiny DNA Reader anuncia secuenciación rápida y barata

La perspectiva de una medicina personalizada asequible usando "secuenciación del genoma mientras esperas" se acercó esta semana cuando un estudio dirigido por un profesor de física de la Universidad de Washington mostró cómo un pequeño sensor a nanoescala puede leer la secuencia de una sola molécula de ADN de una manera eso promete ser barato y rápido.
Tal técnica podría hacer que la secuenciación del ADN esté más ampliamente disponible, permitiendo que la medicina personalizada ayude a las personas a descubrir si son susceptibles al cáncer, la diabetes, la adicción y otras enfermedades con factores de riesgo genéticos.
Jens Gundlach, que se describe a sí mismo como un físico experimental con intereses en la física fundamental y la biofísica, y sus colegas, escriben sobre su trabajo en la edición en línea del 26 de marzo de Biotecnología de la naturaleza.
Describen cómo, al conectar un motor molecular a la apertura proteica de nanoporos, lograron que una cadena de ADN se moviera a través del poro un nucleótido a la vez, permitiéndoles leer las pequeñas corrientes iónicas características de cada nucleótido, de una manera que recuerda de las viejas máquinas de cinta de teletipo utilizadas para leer información transmitida por líneas telegráficas.
Gundlach dijo a los medios que su trabajo muestra un "camino claro hacia una plataforma de secuenciación viable y fácil de usar".
En su artículo, el equipo describe el uso de la nueva técnica de nanoporos para identificar correctamente seis secuencias de ADN ya conocidas que varían de 42 a 53 nucleótidos de longitud.
Ya habían diseñado genéticamente la proteína nanopore de una bacteria llamada Mycobacterium smegmatis porin A (MspA), que tiene una abertura de aproximadamente mil millonésima parte de un metro de tamaño, lo suficientemente grande como para permitir el paso de una sola cadena de ADN.
Encerraron el poro MspA en una membrana lipídica bicapa y lo bañaron todo en cloruro de potasio. La aplicación de un voltaje a la membrana crea una corriente de iones que fluye a través del poro de la proteína de modo que cuando las moléculas pasan a través de la apertura, generan un cambio pequeño pero detectable en la corriente.
La idea de la tecnología nanopore para traer secuencias de ADN más rápidas y baratas (reduce el número de pasos necesarios, por ejemplo, al leer el genoma de una persona), no es nueva. Hay muchos centros de investigación privados y académicos trabajando en ello.
Pero lo que hace que este sistema sea diferente es que permite que el filamento de ADN sea arrastrado a través de un nucloetide por vez, a un ritmo lo suficientemente lento para identificar cada uno de los cuatro nucleótidos de ADN, citosina, guanina, adenina o timina, a partir de su característica .
Los sistemas anteriores no han podido distinguir entre los cuatro nucleótidos diferentes.
Gundlach dijo:
"El motor tira de la cadena a través del poro a una velocidad manejable de decenas de milisegundos por nucleótido, que es lo suficientemente lenta como para poder leer la señal actual".
El equipo fabricó el motor a partir de una enzima de replicación de virus llamada bacteriófago ADN polimerasa (DNAP) phi29.
Investigadores de la Universidad de California en Santa Cruz habían probado un motor usando esta enzima, pero usaron un poro diferente que no podía distinguir los nucleótidos.
El equipo sugiere que la técnica podría usarse para detectar cambios epigenéticos en el ADN. Los cambios epigenéticos son importantes para cosas como el cáncer: muestran cómo las instrucciones contenidas en el ADN se pueden expresar de manera diferente en las células.
La capacidad de detectar cambios epigenéticos "es uno de los encantos del método de secuenciación de nanoporos", dijo Gundlach.
Un programa dirigido por el Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano (NHGRI) ayudó a financiar la investigación. El programa tiene como objetivo encontrar una forma de secuenciar el ADN individual por menos de $ 1,000.
Grundlach dijo que el campo estaba "moviéndose rápido". Cuando comenzó el programa NHGRI, el costo de una secuencia de ADN individual habría sido de seis cifras. Ahora, "con técnicas como esta podría llegar a un proyecto de genoma de 10 o 15 minutos", dijo.
Escrito por Catharine Paddock PhD

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