Una nueva técnica iniciada por los investigadores de la UCLA podría permitir a los científicos en cualquier laboratorio de bioquímica típico crear sus propias secuencias de genes por solo alrededor de $ 2 por gen. Los investigadores ahora generalmente compran secuencias de genes de vendedores comerciales por $ 50 a $ 100 por gen.
El enfoque, DropSynth, que se describe en un número reciente de la revista ciencia , hace posible producir miles de genes a la vez. Los científicos usan secuencias de genes para detectar los roles de los genes en enfermedades y procesos biológicos importantes.
"Nuestro método le da a cualquier laboratorio que quiera el poder de construir sus propias secuencias de ADN", dijo Sriram Kosuri, profesor asistente de química y bioquímica de la UCLA y autor principal del estudio. "Esta es la primera vez que, sin un millóndólares, un laboratorio promedio puede producir 10,000 genes desde cero "
Cada vez más, los científicos que estudian una amplia gama de temas en medicina, desde la resistencia a los antibióticos hasta el cáncer, están llevando a cabo experimentos de "alto rendimiento", lo que significa que seleccionan simultáneamente cientos o miles de grupos de células.cada uno con ligeras diferencias en su ADN, por su capacidad para llevar a cabo un comportamiento o sobrevivir a un tratamiento farmacológico puede revelar la importancia de genes particulares, o secciones de genes, en esas habilidades.
Tales experimentos requieren no solo un gran número de genes sino también que esos genes estén secuenciados. En los últimos 10 años, los avances en la secuenciación han permitido a los investigadores determinar simultáneamente las secuencias de muchas cadenas de ADN. Por lo tanto, el costo de la secuencia se ha desplomado,aun cuando el proceso de generación de genes se ha mantenido relativamente lento y costoso.
"Existe una necesidad continua de desarrollar nuevas técnicas de síntesis de genes", dijo Calin Plesa, investigador postdoctoral de la UCLA y coautor del artículo. "Mientras más ADN pueda sintetizar, más hipótesis podrá probar".
Dijo que los métodos actuales para sintetizar genes limitan la longitud de un gen a aproximadamente 200 pares de bases, los conjuntos de nucleótidos que formaron el ADN, o son prohibitivamente costosos para la mayoría de los laboratorios.
El nuevo método consiste en aislar pequeñas secciones de miles de genes en pequeñas gotas de agua suspendidas en un aceite. A cada sección de ADN se le asigna un "código de barras" molecular, que identifica el gen más largo al que pertenece.
Luego, las secciones, que inicialmente están presentes en cantidades muy pequeñas, se copian muchas veces para aumentar su número. Finalmente, se utilizan pequeñas cuentas para clasificar la mezcla de fragmentos de ADN en las combinaciones correctas para hacer genes más largos, y ellas secciones se combinan. El resultado es una mezcla de miles de genes deseados, que pueden usarse en experimentos.
Para demostrar que la técnica funcionó, los científicos utilizaron DropSynth para fabricar miles de genes bacterianos, cada uno de ellos con una longitud de 669 pares de bases. Cada gen codificó una versión bacteriana diferente de la proteína metabólica fosfopanteteína adeniltransferasa, o PPAT, que las bacterias necesitanpara sobrevivir. Debido a que el PPAT es crítico para las bacterias que causan todo, desde infecciones de los senos hasta neumonía e intoxicación alimentaria, se está estudiando como un posible objetivo antibiótico.
Los investigadores crearon una mezcla de las miles de versiones de PPAT con DropSynth, y luego agregaron cada gen a una versión de E. coli que carecía de PPAT y probaron cuáles permitieron que E. coli sobreviviera. Las células supervivientes podrían usarse luegopara detectar posibles antibióticos muy rápidamente y a bajo costo.
DropSynth también podría ser útil en la ingeniería de nuevas proteínas. Actualmente, los científicos pueden usar programas de computadora para diseñar proteínas que cumplan ciertos parámetros, como la capacidad de unirse a ciertas moléculas, pero DropSynth podría ofrecer a los investigadores cientos o incluso miles de opciones decuál elegir las proteínas que mejor se adapten a sus necesidades.
El equipo todavía está trabajando para reducir la tasa de error de DropSynth. Mientras tanto, sin embargo, los científicos han hecho públicas las instrucciones en su sitio web. Todas las sustancias químicas necesarias para replicar el enfoque están disponibles comercialmente.
Los otros autores del estudio son los estudiantes graduados Nathan Lubock y Angus Sidore de UCLA, y Di Zhang de la Universidad de Pennsylvania.
La financiación para el estudio fue proporcionada por la Organización Holandesa para la Investigación Científica, el Programa de Ciencias Human Frontier, la Fundación Nacional de Ciencias, los Institutos Nacionales de Salud, el Programa Schole Scholars, el Departamento de Energía de los EE. UU. Y Linda y Fred Wudl.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Los Ángeles . Original escrito por Sarah CP Williams. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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