Método de detección rápido, ultrasensible y sin PCR hace el análisis genético más accesible

Las pruebas genéticas han sido un método importante para detectar enfermedades infecciosas, diagnosticar cáncer en etapa temprana, garantizar la seguridad alimentaria y analizar ADN ambiental. Durante mucho tiempo, la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) ha sido el método de referencia para analizar cambios en el ADN. Con el inicio de la pandemia de COVID-19, el término "PCR" se generalizó. Sin embargo, las pruebas PCR son costosas, requieren mucho tiempo y equipo de laboratorio especializado y personal capacitado. Si bien las pruebas genéticas basadas en PCR ganaron mucha atención durante la pandemia, los métodos basados en luz ahora ofrecen una alternativa sin PCR para el análisis genético.

Investigadores de la Universidad Metropolitana de Osaka (Osaka, Japón) han desarrollado un innovador método de detección de ADN inducido por luz que emplea partículas de sonda heterogéneas. Esta innovadora técnica permite un análisis genético altamente sensible y rápido sin la necesidad de amplificación por PCR. Este avance promete hacer que las pruebas genéticas sean más rápidas, asequibles y precisas, beneficiando campos como la medicina, la ciencia ambiental y los diagnósticos portátiles. A diferencia de la PCR, que amplifica secuencias de ADN creando millones de copias para su detección, este nuevo enfoque identifica directamente el ADN concentrándolo y mejorando su especificidad mediante fuerzas ópticas y el efecto fototérmico. En su estudio, publicado en ACS Sensors, los investigadores utilizaron partículas de sonda heterogéneas, incluyendo nanopartículas de oro y micropartículas de poliestireno, para crear un sistema de detección. Estas sondas son secuencias cortas de ADN que están diseñadas para unirse a secuencias complementarias en el ADN diana.

Imagen: la luz acelera la hibridación de ADN utilizando nanopartículas de oro y micropartículas de poliestireno como sondas para la detección de ADN sin PCR (fotografía de cortesía de la Universidad Metropolitana de Osaka)

Este proceso, conocido como hibridación de ADN, da como resultado la formación de pares de ADN detectables mediante fluorescencia. La solución que contiene el ADN objetivo y las partículas sonda se irradió con luz láser. Cuando el tamaño de la partícula se alinea con la longitud de onda del láser, se produce un fenómeno llamado dispersión de Mie, que genera fuerzas ópticas que mueven las partículas y aceleran la hibridación del ADN. Las nanopartículas de oro absorben la luz láser, produciendo calor localizado, también conocido como efecto fototérmico, que mejora aún más la especificidad de la hibridación. Al eliminar la necesidad de la amplificación por PCR, este método reduce el coste y la complejidad de las pruebas genéticas, a la vez que ofrece resultados más rápidos. Esta innovación tiene el potencial de hacer que el análisis genético sea más accesible, con amplias aplicaciones en la atención médica y el seguimiento de la salud personal.

“Nuestro método inducido por luz detecta ADN sin necesidad de PCR”, escribieron los autores principales del estudio. “Con tan solo cinco minutos de irradiación láser, nuestro método demostró un gran potencial para la detección precisa de mutaciones, con una sensibilidad un orden de magnitud superior a la de la PCR digital. Nuestro objetivo es aplicar esta tecnología sin PCR al diagnóstico de cáncer de alta sensibilidad, la investigación cuántica en ciencias de la vida e incluso a las pruebas de ADN en el hogar o ambiental”.

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Universidad Metropolitana de Osaka