Un laboratorio de la Universidad de Rice ha desarrollado un método continuamente ajustable para encontrar y cuantificar biomarcadores de ADN y ARN.
El bioingeniero de arroz David Zhang y sus colegas han desarrollado una forma única de ajustar sus reactivos de sonda de ácido nucleico sobre la marcha y realizar un recuento confiable de secuencias objetivo.
El trabajo se detalla en un documento de acceso abierto esta semana en Métodos de la naturaleza .
La capacidad de identificar secuencias de ADN o ARN, especialmente las mutaciones, se ha convertido en algo sumamente importante para la detección de enfermedades y el diseño de terapias para tratarlas. Pero es difícil encontrar un biomarcador específico en una cantidad masiva de código genético.
Zhang y su equipo de Rice's BioScience Research Collaborative se han convertido en especialistas en encontrar esas agujas en los pajares. En trabajos previos, el laboratorio diseñó sondas que encuentran mutaciones de un solo nucleótido en el ADN mientras usan sondas "competidoras" para unirse a secuencias saludables y efectivamentesacarlos del camino.
Esta vez el laboratorio está desarrollando "protectores" sintéticos de ADN que imitan la secuencia objetivo y compiten con el objetivo al unirse a las sondas. Al alterar la estequiometría, o la proporción de sustancias en las reacciones químicas, de estos protectores, los investigadores pueden controlarel equilibrio de las reacciones para que se pueda ajustar el brillo de las sondas fluorescentes.
Por ejemplo, dijo Zhang, puede haber dos secuencias de biomarcadores de interés, pero la alta expresión de una eclipsaría a la baja expresión de otra. Debido a que el brillo unitario de cada biomarcador se puede ajustar, el nuevo método de los investigadores permite la simultáneay observación precisa de muchos biomarcadores.
"En principio, deberíamos poder sintonizar indefinidamente", dijo. "Pero estaríamos intercambiando tiempo, mano de obra y costos en comparación con lo que la gente realmente necesita. Si podemos obtener el 90 por ciento del valor en dos pasos,probablemente no tenga sentido dar cinco pasos más para el 95 por ciento "
Zhang, los autores principales Lucia Wu y J. Sherry Wang y sus colegas han escrito software para ayudar a los investigadores a diseñar sus propias sondas. El programa basado en la Web permite a los investigadores cortar y pegar secuencias de genes y resaltar áreas de interés para generar diseños de sondas.El programa es de uso gratuito y está disponible en http://nablab.rice.edu/nabtools/ .
El diseño de la sonda es complicado por el hecho de que los investigadores a menudo buscan muchos biomarcadores a la vez, y que esos biomarcadores interactúan entre sí, dijo Zhang. "En una era de ciencia avanzada y grandes datos, queremos ver cientos o miles".o millones de diferentes firmas de biomarcadores de ADN.
"Los investigadores tienen que decidir de antemano si medir qué tan sensibles son las secuencias objetivo a sus sondas, o qué tan específicas serán cuando se unan", dijo. "Desafortunadamente, estos dos objetivos son mutuamente excluyentes. Si mejora la sensibilidad, la especificidad disminuye y viceversa.
"Lo que hemos hecho es alterar la sensibilidad y la especificidad de diferentes sondas de manera independiente y desacoplada", dijo. "Nos gusta imaginar el ADN como un plato de comida y nuestras moléculas como saleros y pimenteros:Cambiamos el sabor de la sonda de ADN al salarla con un poco más de estequiometría o al agregarle un poco más de protector.
"Esa es una analogía razonable de lo que estamos haciendo: entrar y cambiar la formulación, cambiar las proporciones estequiométricas de las cosas. Eso realmente nos permite cambiar la sensibilidad y la especificidad de cada sonda individual".
En una de las muchas pruebas exitosas, el laboratorio diseñó moléculas para detectar secuencias de mutación en muestras de biopsias históricas preservadas en cera de pacientes con cáncer. Uno de los objetivos de los investigadores es diseñar diagnósticos de cáncer no invasivos que detecten biomarcadores de ADN en muestras de sangre para detección tempranay detección temprana de recurrencia.
Zhang espera que el método tenga un amplio uso. "Queremos proporcionar respuestas mejores, más rápidas y más baratas para los investigadores y médicos que analizan cientos o miles de mutaciones diferentes", dijo. Él y Wang han cofundado una startupcompañía, Searna Technologies, para desarrollar y comercializar aún más la tecnología y aplicarla a la detección de cáncer.
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Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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