Los científicos de EPFL han desarrollado un método que mejora la precisión de la secuenciación de ADN hasta mil veces. El método, que utiliza nanoporos para leer nucleótidos individuales, allana el camino para una secuenciación de ADN mejor y más barata.
La secuenciación del ADN es una técnica que puede determinar la secuencia exacta de una molécula de ADN. Una de las herramientas biológicas y médicas más críticas disponibles en la actualidad, se encuentra en el núcleo del análisis del genoma. Al leer la composición exacta de los genes, los científicos pueden detectarmutaciones, o incluso identificar diferentes organismos. Un poderoso método de secuenciación de ADN utiliza poros diminutos de tamaño nanométrico que leen el ADN a medida que pasa. Sin embargo, la "secuenciación de nanoporos" es propensa a una alta inexactitud porque el ADN generalmente pasa muy rápido.ahora descubrió un líquido viscoso que ralentiza el proceso hasta mil veces, mejorando enormemente la resolución y precisión del método. El avance se publica en Nanotecnología de la naturaleza .
Lectura demasiado rápido
El ADN es una molécula larga compuesta de cuatro bloques de construcción diferentes que se repiten. Estos se denominan "nucleótidos" y se unen en varias combinaciones que contienen la información genética de la célula, como los genes. Esencialmente, los cuatro nucleótidos componen todo el lenguaje genéticoLa secuencia de ADN busca descifrar este lenguaje, desglosándolo en letras individuales.
En la secuenciación de nanoporos, el ADN pasa a través de un pequeño poro en una membrana, al igual que un hilo pasa a través de una aguja. El poro también contiene una corriente eléctrica. A medida que cada uno de los cuatro nucleótidos pasan a través del poro, bloquean la corriente en cada individuoformas que pueden usarse para identificarlos. Aunque poderoso, el método sufre de alta velocidad: el ADN atraviesa el poro demasiado rápido para ser leído con suficiente precisión.
Retrasando las cosas
El laboratorio de Aleksandra Radenovic en el Instituto de Bioingeniería de EPFL ahora ha superado el problema de la velocidad mediante el uso de un líquido espeso y viscoso que ralentiza el paso del ADN de dos a tres órdenes de magnitud. Como resultado, la precisión de la secuencia mejora a nucleótidos individuales.
La investigación fue realizada por Jiandong Feng y Ke Liu, trabajando con colegas en el laboratorio de Andras Kis en EPFL. Los dos investigadores desarrollaron una película hecha de disulfuro de molibdeno MoS2, de solo 0.7 nm de espesor. Esto ya es una innovación sobreintentos en el campo que usan grafeno: el ADN es una molécula bastante pegajosa y MoS2 es considerablemente menos adhesivo que el grafeno. Luego, el equipo creó un nanoporo en la membrana, de casi 3 nm de ancho.
El siguiente paso fue disolver el ADN en un líquido espeso que contenía iones cargados y cuya estructura molecular se puede ajustar para cambiar su espesor o "gradiente de viscosidad". El líquido pertenece a la clase de "líquidos iónicos a temperatura ambiente", "que son básicamente sales disueltas en una solución. Los científicos de EPFL explotaron la capacidad de sintonización del líquido para llevarlo a un gradiente de viscosidad ideal, suficiente para ralentizar el ADN".
Finalmente, el equipo probó su sistema al pasar nucleótidos conocidos, disueltos en el líquido, a través del nanoporo varias veces. Esto les permitió tomar una lectura promedio de cada uno de los cuatro nucleótidos, que pueden usarse para identificarlos más adelante.
Aunque todavía se encuentra en una etapa de prueba, el equipo apunta a continuar su trabajo probando cadenas de ADN enteras. "Estamos buscando oportunidades para comercializar esta técnica, que es prometedora para la secuenciación con nanoporos de estado sólido", dice Jiandong Feng.
Los científicos también predicen que el uso de dispositivos electrónicos de alta gama y el control del gradiente de viscosidad del líquido podría optimizar aún más el sistema. Al combinar líquidos iónicos con nanoporos en películas delgadas de disulfuro de molibdeno, esperan crear una plataforma de secuenciación de ADN más barata con unmejor salida.
El trabajo ofrece una forma innovadora que puede mejorar uno de los mejores métodos de secuenciación de ADN disponibles. "En los años venideros, la tecnología de secuenciación definitivamente pasará de la investigación a las clínicas", dice Aleksandra Radenovic. "Para eso, necesitamos una solución rápida y asequibleSecuenciación de ADN, y la tecnología de nanoporos puede entregar ".
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Materiales proporcionado por Escuela Politécnica Federal de Lausana . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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