Un equipo de investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha aprovechado recientes avances en nanotecnología para sentar las bases de un nuevo sensor de ADN ultrasensible que, en un futuro, podría utilizarse en el diagnóstico precoz de enfermedades que, como el cáncer, precisan de una detección rápida para maximizar las posibilidades de éxito en el tratamiento.
El trabajo, que aparece publicado en Nature Nanotechnology, se ha servido de las fuerzas que se producen cuando las moleculas de agua se confinan a escala nanométrica, es decir, en una superficie inferior a la millonésima parte del diámetro de un pelo. Los resultados han permitido a los autores desarrollar una tecnología capaz de generar chips genéticos -instrumento clave en la investigación genómica-, con una sensibilidad al menos 100 veces superior a los dispositivos utilizados hasta el momento.
Asimismo, la nueva técnica abarata y agiliza el proceso de recolección de datos, pues no requiere que las hebras de ADN deban ser marcadas con moléculas fluorescentes para su análisis, procedimiento necesario con los dispositivos que se utilizan en la actualidad.
El hallazgo es fruto del trabajo del equipo que dirigen Javier Tamayo y Montserrat Calleja en el Instituto de Microelectrónica de Madrid (CSIC) y cuenta con el investigador Johann Mertens como primer autor.
Según sus autores, supone un avance en una de las técnicas más utilizadas en la actualidad en la disciplina de la biología molecular y que ha permitido acelerar la obtención de resultados en múltiples tipos de investigaciones: los chips de ADN.
“Una vez que el genoma humano se ha secuenciado, el chip de ADN es la herramienta que permite a la comunidad científica dotar de significado a su contenido”, explica Tamayo. Estos dispositivos analizan de forma simultánea la expresión de una gran cantidad de genes, que puede ascender a miles, para determinar qué funciones cumplen cada uno de ellos.
Entre sus aplicaciones, por ejemplo, estas herramientas suelen ser utilizadas para identificar los genes que producen ciertas enfermedades (como la leucemia) mediante la comparación de los niveles de expresión de células sanas y células enfermas. “Con esta información, biólogos y médicos pueden diseñar fármacos o estrategias de diagnóstico temprano”, apunta el investigador del CSIC.
Éste es precisamente el primer objetivo que se ha marcado el equipo. Según explica Tamayo, el grupo pretende aplicar esta tecnología en genómica funcional para la detección precoz de patologías como la leucemia, en las que un diagnóstico temprano puede asegurar mayores posibilidades de éxito en el tratamiento.
Agua y silicio
Además de agua, los autores utilizaron como soporte del dispositivo el silicio, uno de los materiales más habituales en los chips informáticos. Tamayo explica el proceso: “Formamos una capa autoensamblada de ADN de cadena sencilla sobre una diminuta palanca de silicio. Controlando la humedad, aprovechamos las extraordinarias fuerzas que aparecen al confinarse el agua a escala nanométrica para detectar la doble hélice del ADN con una sensibilidad sin precedentes”.
Los autores, que ultiman la creación de una empresa spin-off a partir de esta innovación, trabajan en la actualidad en el desarrollo tecnológico necesario para poder detectar, de forma simultánea, decenas de secuencias de ADN diferentes mediante la fabricación de chips y el desarrollo de la instrumentación necesaria.
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En el futuro, la administración de fármacos terapéuticos exactamente en el lugar del cuerpo donde se necesitan podría ser tarea de robots en miniatura. Un nuevo estudio ha probado estas esferas microscópicas en ratones con tumores de vejiga, y lograron resultados prometedores.
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