Las partículas que pueden detectar microARN. Fuente: MIT.
Hace unos diez años que un grupo de científicos descubrió un nuevo tipo de material genético llamado microARN, que actúa para activar o desactivar los genes dentro de la célula. Más recientemente, encontraron que estos fragmentos genéticos a menudo se descomponían en las células cancerosas, lo que contribuye al crecimiento incontrolable de los tumores.
Un equipo de investigadores del Massachusetts Institute of Technology (MIT) ha diseñado ahora una forma de detectar niveles anormales de microARN en la sangre de los pacientes con cáncer, aumentando así la posibilidad de desarrollar, con un simple análisis de sangre, el diagnóstico o el control de la enfermedad, informa el MIT en un comunicado.
La tecnología, que se describe en dos artículos recientes en las revistas Analytical Chemistry y Angewandte Chemie, consiste en una serie de pequeñas partículas, cada una diseñada para adherirse a un tipo específico de microARN. Mediante la exposición de muestras de sangre o ARN purificado de estas partículas, los investigadores pueden generar un perfil de microARN que revela si existe cáncer. Cada tipo de cáncer, ya sea de pulmón, páncreas, riñón, etcétera, tiene su propia firma de microARN.
Los microARN, que son por lo general sólo de una longitud de 20 nucleótidos, están implicados en muchas otras enfermedades, incluyendo el VIH, la enfermedad de Alzheimer, la diabetes y enfermedades cardiovasculares. De esta forma, el ARN mensajero, portador de la información de la proteína del ADN, bloquea la expresión génica.
El genoma humano contiene alrededor de 1.000 microARNs, se cree que la expresión génica se ajusta mediante el bloqueo de las moléculas de ARN mensajero que llevan la información necesaria para formar la proteína del ADN.
Mientras que la medición de los niveles de microARN tiene claros beneficios potenciales, hay muchos desafíos para la detección de microARN, señala Patrick Doyle, profesor de Ingeniería Química del MIT y director del equipo de investigación. Para el profesor Doyle, aún no está todo dicho en este campo y podrían existir otras maneras de frenar el cáncer, sin embargo para él es el estándar perfecto.
Un equipo de investigadores del Massachusetts Institute of Technology (MIT) ha diseñado ahora una forma de detectar niveles anormales de microARN en la sangre de los pacientes con cáncer, aumentando así la posibilidad de desarrollar, con un simple análisis de sangre, el diagnóstico o el control de la enfermedad, informa el MIT en un comunicado.
La tecnología, que se describe en dos artículos recientes en las revistas Analytical Chemistry y Angewandte Chemie, consiste en una serie de pequeñas partículas, cada una diseñada para adherirse a un tipo específico de microARN. Mediante la exposición de muestras de sangre o ARN purificado de estas partículas, los investigadores pueden generar un perfil de microARN que revela si existe cáncer. Cada tipo de cáncer, ya sea de pulmón, páncreas, riñón, etcétera, tiene su propia firma de microARN.
Los microARN, que son por lo general sólo de una longitud de 20 nucleótidos, están implicados en muchas otras enfermedades, incluyendo el VIH, la enfermedad de Alzheimer, la diabetes y enfermedades cardiovasculares. De esta forma, el ARN mensajero, portador de la información de la proteína del ADN, bloquea la expresión génica.
El genoma humano contiene alrededor de 1.000 microARNs, se cree que la expresión génica se ajusta mediante el bloqueo de las moléculas de ARN mensajero que llevan la información necesaria para formar la proteína del ADN.
Mientras que la medición de los niveles de microARN tiene claros beneficios potenciales, hay muchos desafíos para la detección de microARN, señala Patrick Doyle, profesor de Ingeniería Química del MIT y director del equipo de investigación. Para el profesor Doyle, aún no está todo dicho en este campo y podrían existir otras maneras de frenar el cáncer, sin embargo para él es el estándar perfecto.
Fuente: MIT.
El proceso de detección
Aunque las más actuales son las técnicas de detección de microARN, requieren de ARN para ser aislado de una muestra de sangre o de tejidos -un proceso que lleva su tiempo- según Doyle, la detección de microRNA directamente de una muestra de sangre sería mucho más eficiente.
En el artículo de Angewandte Chemie, publicado el pasado mes de enero, un estudiante graduado del profesor Doyle, Stephen Chapin , demostró, junto a varios colaboradores, que podían utilizar diminutas partículas de hidrogel, de alrededor de 200 micrómetros de longitud, para detectar rápidamente los patrones anormales de microARN en el ARN tomado de cuatro personas con cuatro tipos diferentes de cáncer. En el artículo de la revista Analytical Chemistry, publicado este mes, las partículas lograron detectar microARN en el suero sanguíneo de un paciente con cáncer de próstata.
Cuando las partículas se mezclan con una muestra de sangre, los microARN presentes se unen a su ADN complementario. Cada cadena de ADN también contiene una breve secuencia que se une a una sonda fluorescente. Con el uso de un escáner de microfluidos, los investigadores rápidamente miden la fluorescencia de cada partícula, revelando la cantidad de microARN que está presente. El escáner también lee un "código de barras" químico impreso en cada partícula, lo que revela el tipo de microARN detectado. En total, el proceso completo no dura más de tres horas.
En su segundo artículo, los investigadores apuntaron el aumento de la sensibilidad de sus partículas mediante la amplificación de la fluorescencia generada por cada partícula, lo cual fue conseguido uniendo múltiples secuencias de etiquetas de ADN para cada objetivo de microARN capturado en las micropartículas de gel. Estas secuencias de etiqueta se podrían unir a sondas fluorescentes.
Este enfoque es cien veces más sensible que cualquier otra tecnología de partículas para la detección de microARN, señala el profesor Doyle. La tecnología puede detectar hasta 10.000 ejemplares de un microARN, y cada ensayo de suero sólo requiere 25 microlitros de muestra.
El nuevo enfoque del MIT también ofrece resultados más precisos que las técnicas existentes que directamente etiquetan hilos de microARN con una sonda fluorescente. Diferentes secuencias de microARN pueden tomar diferentes formas, algo que afecta la unión con la sonda fluorescente.
Doyle está empezando a trabajar con investigadores médicos para profundizar en el uso de detección de microARN y estudiar otras enfermedades como las cardiovasculares y el VIH. Él y uno de sus ex-estudiantes de posgrado, Daniel Pregibon, han iniciado una empresa, Firefly BioWorks, que ha patentado esta tecnología para construir y analizar las partículas y cuyos planes serán destinados a uso comercial.
Aunque las más actuales son las técnicas de detección de microARN, requieren de ARN para ser aislado de una muestra de sangre o de tejidos -un proceso que lleva su tiempo- según Doyle, la detección de microRNA directamente de una muestra de sangre sería mucho más eficiente.
En el artículo de Angewandte Chemie, publicado el pasado mes de enero, un estudiante graduado del profesor Doyle, Stephen Chapin , demostró, junto a varios colaboradores, que podían utilizar diminutas partículas de hidrogel, de alrededor de 200 micrómetros de longitud, para detectar rápidamente los patrones anormales de microARN en el ARN tomado de cuatro personas con cuatro tipos diferentes de cáncer. En el artículo de la revista Analytical Chemistry, publicado este mes, las partículas lograron detectar microARN en el suero sanguíneo de un paciente con cáncer de próstata.
Cuando las partículas se mezclan con una muestra de sangre, los microARN presentes se unen a su ADN complementario. Cada cadena de ADN también contiene una breve secuencia que se une a una sonda fluorescente. Con el uso de un escáner de microfluidos, los investigadores rápidamente miden la fluorescencia de cada partícula, revelando la cantidad de microARN que está presente. El escáner también lee un "código de barras" químico impreso en cada partícula, lo que revela el tipo de microARN detectado. En total, el proceso completo no dura más de tres horas.
En su segundo artículo, los investigadores apuntaron el aumento de la sensibilidad de sus partículas mediante la amplificación de la fluorescencia generada por cada partícula, lo cual fue conseguido uniendo múltiples secuencias de etiquetas de ADN para cada objetivo de microARN capturado en las micropartículas de gel. Estas secuencias de etiqueta se podrían unir a sondas fluorescentes.
Este enfoque es cien veces más sensible que cualquier otra tecnología de partículas para la detección de microARN, señala el profesor Doyle. La tecnología puede detectar hasta 10.000 ejemplares de un microARN, y cada ensayo de suero sólo requiere 25 microlitros de muestra.
El nuevo enfoque del MIT también ofrece resultados más precisos que las técnicas existentes que directamente etiquetan hilos de microARN con una sonda fluorescente. Diferentes secuencias de microARN pueden tomar diferentes formas, algo que afecta la unión con la sonda fluorescente.
Doyle está empezando a trabajar con investigadores médicos para profundizar en el uso de detección de microARN y estudiar otras enfermedades como las cardiovasculares y el VIH. Él y uno de sus ex-estudiantes de posgrado, Daniel Pregibon, han iniciado una empresa, Firefly BioWorks, que ha patentado esta tecnología para construir y analizar las partículas y cuyos planes serán destinados a uso comercial.