Los investigadores han encontrado múltiples aplicaciones para la tecnología de edición de genes CRISPR desde que entró en uso por la comunidad científica. Keck Graduate Institute KGI Profesora Asistente y Científica visitante de la Universidad de California, Berkeley Kiana Aran es la primera en combinar el poder de CRISPRácido nucleico dirigido con la ultra sensibilidad del grafeno, lo que hace posible detectar digitalmente el ADN sin amplificación.
"La innovación es unir a los dos como un mecanismo de captura. Nuestro sistema no utiliza amplificación; en cambio, se basa en la capacidad de búsqueda del genoma de CRISPR y la sensibilidad del grafeno", explica Aran, quien dirigió el equipo de investigación multiuniversitario responsablepara el trabajo descrito en el documento "CRISPR-Chip: un biosensor de efecto de campo mejorado con grafeno basado en CRISPR para la detección electrónica de genes objetivo no amplificados", que se publicará en la revista Ingeniería biomédica de la naturaleza el 25 de marzo
El nuevo sistema de Aran inmoviliza los complejos CRISPR en la superficie de los transistores basados en grafeno. Estos complejos buscan un genoma para encontrar su secuencia objetivo y, si la búsqueda es exitosa, se unen a su ADN. Esta unión cambia la conductividad del material de grafenoen el transistor, que detecta el cambio utilizando un lector portátil desarrollado por el socio de la industria de Aran, Cardea Bio, con sede en San Diego.
"Lo que hace Kiana es una aplicación en la que no habíamos pensado antes, que nadie había pensado antes. Muestra el potencial de un biosensor de grafeno que nadie sabía que era posible", dice Brett Goldsmith, director de tecnología de Cardeay cofundador. "Detectar el ADN sin amplificación es tan impactante, tan futurista. Esto evitará varias generaciones de desarrollo tecnológico".
Aran y sus colegas de investigación demostraron la efectividad del sistema al probar la detección digital de mutaciones de ADN en la distrofia muscular de Duchenne, un trastorno genético que resulta en una degeneración muscular progresiva y una esperanza de vida más corta.
"Hemos demostrado que nuestro sistema es suficiente para las pruebas de mutación genética. Ahora tenemos que mejorar el sistema para detectar infecciones", dice Aran. "También estamos evaluando CRISPR-Chip para la detección de mutaciones de un solo punto".
Aran señala que el sistema, que permite a los usuarios ejecutar una prueba en menos de una hora, tiene aplicaciones potenciales más allá del diagnóstico. Explica que estas incluyen capacidades de multiplexación para ejecutar cientos o miles de pruebas al mismo tiempo. Otra aplicación potencial espara fines de control de calidad dentro de compañías que usan CRISPR para terapéutica; el sistema podría permitirles evaluar mejor la eficiencia de la tecnología CRISPR.
Para Aran, recurrir a la electrónica para desarrollar un sistema con capacidades únicas fue algo natural: obtuvo una licenciatura en ingeniería eléctrica y se doctoró en ingeniería biomédica y trabajo posdoctoral en bioingeniería.
"Miro todo a través de la lente de la electrónica. Es importante pensar en biosensores electrónicos porque es allí donde creo que se dirige el análisis biológico", dice Aran, quien ahora está explorando vías para comercializar el sistema. "Mi objetivo esintegrar tecnologías electrónicas de rápido crecimiento con la biología moderna no solo para desarrollar mejores herramientas de diagnóstico, sino también para obtener una mejor comprensión de los eventos biológicos utilizando dispositivos electrónicos a nanoescala ".
Los coautores del artículo también incluyen a Reza Haijan de KGI, Sarah Balderston, Thanhtra Tran, Mandeep Sandhu y Mitre Athaiya, Tara Deboer de UC Berkeley, Jessy Etienne y Noreen Wauford, Jolie Nokes de Cardea Bio y Brett Goldsmith, Regis de NanoSens InnovationsPeytavi y Jacobo Paredes, de la Universidad de Navarra.
Este trabajo fue apoyado principalmente por los fondos iniciales de Keck Graduate Institute para el Laboratorio Aran, por la Fundación de la Familia Rogers y por un regalo de investigación de filantropía abierta
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Materiales proporcionados por Instituto de Graduados de Keck . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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