¿El diagnóstico del futuro?

Este nanoporo de vidrio es capaz de extraer el ADN a través de una aguja

Se trata de una técnica eléctrica que consigue capturar el ADN libre de las células de la superficie de una muestra que se desee analizar.

Científico analizando muestras de sangre en un microscopio (Foto. Freepik)
Científico analizando muestras de sangre en un microscopio (Foto. Freepik)

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17.07.2021 - 00:10

La secuenciación del ADN se ha vuelto tan común que son pocos los conscientes de lo difícil que resulta extraer una sola molécula de ADN de una muestra biológica. Es por esto que hoy ponemos el foco en una investigación dirigida por UC Riverside que facilita la detección y captura del ADN de muestras de fluidos como la sangre, mediante la utilización de un pequeño tubo de vidrio y corriente eléctrica. La novedosa técnica ha sido descrita a través de un artículo publicado en Nanoscale y puede tener importantes implicaciones como la mejora del diagnóstico del cáncer en el futuro.

El ADN, una molécula bicatenaria cargada eléctricamente que contiene toda la información que un organismo necesita para crear y organizar los componentes básicos de la vida, está firmemente plegada dentro del núcleo celular. Extraer el ADN de una sola célula requiere mucho tiempo y es poco práctico dependiendo de los propósitos médicos o científicos que se persigan. Afortunadamente, a medida que las células mueren de forma natural, sus membranas explotan y liberan su contenido entre el que se encuentra el ADN. Esto significa que, las muestras de sangre, por ejemplo, contienen hebras de ADN que, en teoría, deberían ser más fáciles de identificar y extraer.

Sin embargo, las células depuradoras llamadas macrófagos que limpian los desechos celulares destruyen la mayor parte del ADN libre de células, dejándolo en bajas concentraciones en la sangre. La mayoría de los enfoques para capturar ADN libre de células requieren técnicas costosas que primero concentran las moléculas antes de usar tintes fluorescentes para ayudar a ver el ADN.

Kevin Freedman, profesor asistente de Bioingeniería de la Facultad de Ingeniería Marlan y Rosemary Bourns de UC Riverside y autor principal del estudio, ha dirigido este trabajo para mejorar la detección y captura de ADN en concentraciones más bajas mediante el uso de una carga eléctrica que permite dirigir una muestra de ADN directamente a un tubo de vidrio con una pequeña abertura llamada nanoporo. La detección de nanoporos se ha convertido en una herramienta de diagnóstico rápida, confiable y rentable en diferentes aplicaciones médicas y clínicas.

"Es como intentar pasar espaguetis a través de una aguja", expresa Freedman. "Para atravesar el poro, tiene que ser casi perfectamente lineal"

"Sabemos que, si aplica voltaje a través de la membrana celular, los iones se moverán a través de los poros de la membrana celular", explica señalando que “el ADN también viaja con el campo eléctrico y podemos usarlo para mover el ADN".

Los investigadores colocaron un electrodo positivo dentro de un tubo de vidrio con una abertura o poro de 20 nanómetros de ancho, un poco más grande que una molécula de ADN, pero demasiado pequeño para admitir células. Después aplicaron un potencial eléctrico al nanoporo, que se sumergió en un vial que contenía una muestra de ADN y un electrodo negativo. El ADN libre de células se movió hacia el poro y lo bloqueó. El cambio en la corriente eléctrica a medida que el ADN viajaba a través del poro permitió a los investigadores detectarlo.

"Es como intentar pasar espaguetis a través de una aguja", expresa Freedman. "Para atravesar el poro, tiene que ser casi perfectamente lineal". Cuanto más cerca de la superficie del líquido los investigadores mantenían el poro, más ADN recogían.

"Sorprendentemente, encontramos que el ADN se acumula en las interfaces líquido-aire. Si hay una capa de enfriamiento, el ADN intentará ir a la ubicación más fría", afirma Freedman. "Esperamos que suceda lo mismo con una muestra de sangre, por lo que se puede utilizar el mismo mecanismo para concentrar el ADN cerca de la superficie. Esto no solo es beneficioso, sino que esta estrategia de detección de nanoporos demostró una mayor relación señal / ruido cerca de la superficie". también. Es realmente una situación en la que todos ganan".

Con algunas mejoras, los autores creen que su técnica puramente eléctrica podría ayudar a diagnosticar algunos tipos de cáncer a partir de una sola muestra de sangre. Además del ADN, a medida que crecen los tumores, se liberan vesículas en el torrente sanguíneo. Estas minigotas a base de lípidos pueden considerarse minicélulas que son idénticas a las células cancerosas originales y también podrían detectarse mediante la detección de nanoporos.

Teniendo en cuenta todas las características únicas de esta técnica puramente eléctrica, el sistema de detección de nanoporos tiene el potencial de ser utilizado como una evaluación de prueba de diagnóstico en el punto de atención en el futuro.

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