Desarrollan dispositivo de mano para amplificación y detección de ADN

Se ha desarrollado un método que combina la detección electroquímica con la amplificación de la recombinasa polimerasa (RPA) en un dispositivo portátil para mejorar la detección de material genético de múltiples cepas de tuberculosis.

La reacción RPA usa enzimas llamadas recombinasas que forman complejos con cebadores de oligonucleótidos y emparejan los cebadores con secuencias homólogas en el ADN. Una proteína de unión al ADN monocatenario se une a la cadena de ADN desplazada y estabiliza el bucle resultante. El cebador luego inicia la amplificación del ADN mediante una polimerasa, pero solo si la secuencia de ADN diana está presente.

Científicos de la Universidad de Harvard (Boston, MA, EUA) y de Diagnósticos para Todos (Diagnostics for All) (Salem, MA, EUA) usaron tiras de papel descartables que integran tres electrodos de carbono serigrafiados y logran la termorregulación con una exactitud de temperatura de +/- 0,1ºC. Para detectar el ADN, el equipo primero prepara la tira de papel para el análisis que incluye la muestra de sangre y los cebadores, además de los electrodos integrados que contienen los reactivos para la RPA. Las tiras reactivas le permiten al equipo reducir el volumen de la reacción, reduciendo el costo de los reactivos y el tamaño de la muestra de sangre. Después de identificar una región de 213 pb común a tanto Mycobacterium tuberculosis como Mycobacterium smegmatis, el equipo diseñó cebadores apropiados para el ensayo de RPA con el fin de amplificar la secuencia específica. Realizado a 65ºC, el ensayo combinó la amplificación isotérmica con la lectura electroquímica de la reacción redox-activa del hexa-amina rutenio (III) (Ru (NH₃₎₆]³⁺) como un mediador electroactivo para la detección electroquímica del ADN.

El equipo también realizó la reacción con niveles variables de concentraciones iniciales del ADN objetivo de M. smegmatis para demostrar la sensibilidad del análisis. Según el estudio, el límite de detección del ensayo es de 0,04 ng/μL, equivalente a 11 unidades formadoras de colonias (UFC)/mL de M. tuberculosis. Debido a que los ensayos RPA no necesitan tiempo adicional para la preparación de la muestra, el ensayo en el estudio requirió apenas de 20 minutos para identificar la bioseñal.

Los científicos enfatizaron que el ensayo RPA podría identificar potencialmente la señal más rápido dependiendo del tipo de cebador y la secuencia diana. Si bien el equipo utilizó M. smegmatis como una cepa sustituta para M. tuberculosis, el ensayo RPA de sobremesa que desarrollaron puede detectar hasta 19 especies de Mycobacterium. Además, el equipo también llevó a cabo experimentos utilizando muestras cargadas con ADN de M. tuberculosis que destaca que el método electroquímico también funciona con la cepa bacteriana específica.

Los datos recopilados por el dispositivo, llamado uMED^NA, se pueden transmitir conectándolo a la toma de auriculares de un teléfono celular. El dispositivo uMED^NA también se comunica con cualquier dispositivo con Bluetooth habilitado y se puede conectar a cualquier computadora, tableta o teléfono inteligente. Por el momento, los científicos han desarrollado un software para dispositivos Apple y actualmente trabajan en la adaptación del programa para dispositivos Android. Maria-Nefeli Tsaloglou, PhD, autora principal del estudio, dijo: “El dispositivo uMED^NA solo le costará al usuario final unos 30 dólares. La introducción de las tiras de papel para la detección de ADN también mantendrá el precio del ensayo relativamente bajo. Los analizadores electroquímicos en el laboratorio son voluminosos y caros, casi en el rango de 300.000 a un millón de dólares. En este estudio, demostramos que tanto el tamaño como la electrónica dentro del analizador pueden ser más baratos”. El estudio fue publicado en la edición de febrero de 2018 de la revista Analytical Biochemistry.