Desarrollan análisis portátil de PCR para la detección rápida multiplexada de ADN

La detección de secuencias de ADN específicas es fundamental para la medicina de precisión, desde la identificación de patógenos hasta la evaluación del riesgo de enfermedades genéticas humanas y el pronóstico de enfermedades. Si bien existen tecnologías para la detección de ADN, tienden a ser limitadas en términos de multiplexación, tiempos de respuesta, precisión de cuantificación o especificidad para diferencias de un solo nucleótido.

Los ensayos para la detección molecular de ácidos nucleicos suelen estar limitados por el nivel de multiplexación (este es el caso de la reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa (qPCR) y de la amplificación isotérmica), los tiempos de respuesta (como con los microarrays y la secuenciación de próxima generación), la exactitud de la cuantificación (amplificación isotérmica, microarrays y secuenciación de nanoporos) o la especificidad para diferencias de un solo nucleótido (micromatrices y secuenciación de nanoporos).

Los ingenieros biomédicos de la Universidad de Rice (Houston, TX, EUA), desarrollaron un ensayo de PCR portátil y con baterías realizado en una cámara de convección toroidal que alberga un microarray de sondas de oligonucleótidos apagadas con fluorescencia que permite la cuantificación rápida y sensible de múltiples dianas de ADN con discriminación de un solo nucleótido.

En el sistema de PCR toroidal, diseñaron un chip que incluye una cámara de reacción anular (en forma de rosquilla) en la que se cargan la muestra de ADN y los reactivos de PCR. En la superficie interna de la cámara de reacción del chip, imprimieron un microarray de ADN pre-apagado para permitir una lectura basada en sondas altamente multiplexadas. Los microarrays permiten la detección de hasta cientos de miles de dianas de ácidos nucleicos diferentes utilizando un solo canal de fluorescencia separando espacialmente las diferentes sondas.

El ensayo ofrece un límite de detección de 10 copias de ADN dentro de los 30 minutos de tiempo de respuesta y un rango dinámico que abarca cuatro órdenes de magnitud de concentración de ADN, y demostraron su desempeño al detectar 20 loci genómicos y 30 polimorfismos de un solo nucleótido en muestras de ADN genómico humano y 15 especies bacterianas en aislados clínicos.

Los autores concluyeron que la capacidad de la PCR toroidal para detectar y cuantificar rápida y simultáneamente muchos marcadores de ácidos nucleicos diferentes la posiciona bien como un sistema para realizar diagnósticos complejos de ADN y ARN en entornos convenientes para el paciente. Los dispositivos portátiles para la detección rápida y altamente multiplexada de ácidos nucleicos pueden ofrecer ventajas en los diagnósticos en el punto de atención. El estudio fue publicado el 1 de julio de 2021 en la revista Nature Biomedical Engineering.

Enlace relacionado:
Universidad de Rice