Nanotecnología ayuda a detectar biomarcadores del cáncer

Por el equipo editorial de LabMedica en español
Actualizado el 30 Mar 2016

La detección y cuantificación de secuencias cortas de ácidos nucleicos tiene muchas aplicaciones potenciales en el estudio de los procesos biológicos, la monitorización del inicio y la progresión de la enfermedad y la evaluación de los sistemas ambientales.

Imagen A: El sistema Gel Doc XR + permite la visualización rápida y fácil, la documentación y el análisis, de los geles de ácidos nucleicos y de proteínas, los blots y los macrochips (Fotografía cortesía de Bio-Rad Laboratories).

Imagen B: Esquema de un ensayo basado en una plataforma de nanoporos en estado sólido para la identificación de secuencias específicas en solución (Fotografía cortesía de la Facultad de Medicina de la Universidad Wake Forest).

Los ácidos nucleicos consisten en cadenas o secuencias de bases que se extienden desde unos pocos a millones de elementos largos. El orden exacto en el que se encuentran estas bases, incluso en distancias cortas, está fuertemente ligado a sus funciones, y por lo tanto se puede utilizar como un indicador directo de lo que está pasando dentro de las células y los tejidos.

Los ingenieros biomédicos en la Facultad de Medicina de la Universidad Wake Forest (Winston-Salem, Carolina del Norte, EUA) y sus colegas usaron nanotecnología para determinar si existe una secuencia de ácido nucleico diana específica dentro de una mezcla, y para cuantificarla, en caso positivo, a través de una simple firma electrónica. El equipo demostró primero que la tecnología podría identificar eficazmente una secuencia específica entre un fondo de ácidos nucleicos competidores, y luego aplicaron su técnica para un microRNA en particular (mi-R155) conocido por indicar el cáncer de pulmón en los seres humanos. Ellos mostraron que el método podría analizar la cantidad minúscula de microRNA que se pueden encontrar en los pacientes.

Se hibridaron oligonucleótidos complementarios incubando las muestras a una relación molar 1: 1 en agua desionizada pura a 95°C durante 10 minutos y gradualmente enfriando a temperatura ambiente para generar material dúplex (dsBio34 o 23 heterodúplex pb) a una concentración final de 8 μM, según la confirmación por espectrofotometría. La hibridación se confirmó por electroforesis en gel y las imágenes del gel fueron capturadas utilizando un sistema Gel Doc (Bio-Rad Laboratories; Hércules, CA. EUA). Se obtuvieron comercialmente chips de silicio (4,4 mM) que contenía membranas de 25 nm de espesor, libres, de nitruro de silicio (Norcada, Inc .; Edmonton, AB, Canadá). En cada membrana, se fabricó un nanoporo individual (diámetro de 7,5-9,0 nm) utilizando un microscopio de barrido de Orión Plus de iones de helio (Carl Zeiss, Jena, Alemania).

El ensayo del científico, basado en la plataforma de nanoporos en estado sólido, pudo identificar secuencias específicas en solución. Ellos demostraron que la hibridación de un ácido nucleico diana con una molécula de sonda sintética, permitía la discriminación entre las moléculas dúplex y las moléculas de cadena simple, con una alta eficacia. El método requiere una preparación limitada de las muestras y produjo una mejora de la tasa de eventos de translocación, no ambiguos, que se puede utilizar para determinar la presencia y abundancia de una única secuencia dentro de un fondo de oligonucleótidos no diana.

Adam R. Hall, PhD, profesor asistente de ingeniería biomédica y autor principal del estudio, dijo: “Tenemos la visión de que este es un diagnóstico, no invasivo, potencial, de primera línea, para detectar cualquier cosa, desde el cáncer hasta el virus del Ébola. Aunque sin duda nos encontramos en las primeras etapas de la tecnología, con el tiempo podemos realizar la prueba con unas pocas gotas de sangre obtenidas con un simple pinchazo en el dedo. Si la secuencia que usted está buscando se encuentra, se forma una doble hélice con una sonda que proporcionamos y se ve una señal clara. Si la secuencia no está ahí, entonces no hay ninguna señal. Simplemente contando el número de señales, se puede determinar la cantidad de la diana que se encuentra en la muestra que se está analizando”. El estudio fue publicado el 29 de enero de 2016, en la revista Nano Letters.

Enlaces relacionados:

Wake Forest University School of Medicine

Bio-Rad Laboratories

Carl Zeiss