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Identificación de moléculas mediante nanoporos

La secuenciación de ADN se ha abaratado enormemente en los últimos tiempos y ya se dispone de genomas de miles de patógenos. Ahora, gracias al trabajo de un proyecto financiado por la Unión Europea, ya está lista para su uso una alternativa más económica a este proceso lento y costoso para detectar variantes genómicas potencialmente mortales.

Salud

El proyecto GENOTYPING NANOPORES (Genotyping using solid-state nanopores and peptide nucleic acid markers – a new tool for single-molecule molecular diagnostics) ha desarrollado un revolucionario método de genotipaje de moléculas únicas de bajo coste basado en nanoporos que detectan ácidos peptidonucleicos (PNA). Al analizar los nanoporos se aplica una tensión eléctrica que impulsa las moléculas a través de un poro de tamaño nanométrico en una membrana colocada entre dos electrolitos. A medida que pasan moléculas únicas por el nanoporo, se pueden medir los consecuentes cambios en la corriente. Los investigadores de GENOTYPING NANOPORES habían demostrado previamente la capacidad de detectar los PNA utilizando nanoporos diminutos en estado sólido. Ahora han perfeccionado la fabricación de los nanoporos, reducido las interferencias en la señal recibida en las mediciones y mejorado las estrategias biomoleculares destinadas a lograr una entrada eficaz de los PNA en el nanoporo. Para lograr una capacidad de detección de gran especificidad, los científicos emplearon sondas γPNA que aportasen una afinidad elevada con el ADN. Según sus indagaciones, la señal de la corriente iónica correspondiente al paso de una molécula de ADN de doble hebra a la que estaban unidas tres moléculas γPNA presentaba tres características singulares. Ello posibilitó la identificación y cuantificación de forma directa de las moléculas de ADN a medida que atravesaban el poro. Los investigadores calibraron la distancia entre un par cualquiera de moléculas de PNA en pares de bases. A continuación, en tiempo real, identificaron y clasificaron los genes en dos subtipos de VIH que presentaban una similitud superior al 92 %. El método de clasificación de nanoporo permitió una discriminación y una cuantificación rápidas y muy precisas de las dos variantes de VIH. Ampliando el método en la fase final del proyecto, los investigadores crearon un método más general para el código de barras de ADN. Empleando sondas moleculares fluorescentes para identificar con un código de color específico las secuencias genéticas unidas a estas sondas de hibridación, el fluoróforo de la siguiente sonda emite fotones cuando se desliga de las moléculas de ADN y estos son registrados por un microscopía de alta sensibilidad. Este procedimiento es compatible con el ADN de hebra simple (ssADN) y con moléculas de ssARN y ha sido publicado en la prestigiosa revista internacional Nano Letters, 15, 745-752, 2015. Se espera que el impacto de este novedoso método en la sociedad sea enorme y suponga la apertura de múltiples posibilidades para aplicaciones en la vida real en el campo de la biomedicina. Además de la detección temprana del cáncer en el ADN tumoral circulante, estos métodos pueden ser empleados para identificar de manera rápida patógenos resistentes a antibióticos y optimizar la administración de antibióticos. Un mayor desarrollo de esta tecnología significará disponer de un dispositivo económico, portátil y de alto rendimiento que será de utilidad en una gama extensa de procedimientos diagnósticos basados en la genómica.

Palabras clave

Nanoporos, secuenciación de ADN, ácido peptidonucleico, código de barras de ADN, sondas moleculares

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