Andrea Idili, Alexis Vallée-Bélisle y Francesco Ricci han desarrollado un nanosensor de ADN que permite medir la variación del PH a nanoescala. Imagen: Marco Tripodi. Fuente: AlphaGalileo.
Un equipo de bioingenieros de la Universidad Tor Vergata de Roma y de la Universidad de Montreal, en Canadá, han creado una herramienta microscópica que detecta los cambios químicos causados por las células cancerígenas, y reacciona a ellos. De esta manera, los señala para que puedan ser detectados.
En concreto, el dispositivo es un nanosensor (un sensor de tamaño nanométrico, es decir, 10-9 menor que el metro) fabricado a partir de ADN, capaz de medir las variaciones del PH a nanoescala.
Una herramienta que mide cambios minúsculos
El pH es una medida de la acidez o la alcalinidad de cualquier solución, que va de cero a 14. En nuestro cuerpo, la sangre es ligeramente alcalina (ph de 7'35 a 7'45); mientras que en el estómago el PH es ácido, para posibilitar la digestión.
Como media, nuestros líquidos internos deben mantener un PH equilibrado. Si en ellos este es demasiado ácido, nuestras células pueden verse afectadas negativamente.
Por otra parte, muchas biomoléculas de nuestro organismo, como las enzimas o las proteínas, están reguladas por pequeños cambios en el PH, que afectan a actividades biológicas tan importantes como la catálisis enzimática, el ensamblaje de las proteínas, la función de las membranas celulares o la muerte celular.
Pero, además, existe una relación entre el cáncer y el PH: las células cancerosas a menudo muestran un PH más bajo en comparación con las células normales; y hay una diferencia entre el nivel del PH dentro de estas células (más alto) y el de su entorno.
Estas diferencias minúsculas, en el caso de los organismos vivos, se producen en áreas muy pequeñas, de “solo unos pocos cientos de nanómetros", explica el autor principal de la investigación, el profesor de la Universidad Tor Vergata, Francesco Ricci, en declaraciones recogidas por AlphaGalileo. Por eso son difíciles de detectar.
De ahí la importancia de desarrollar “sensores o nanomáquinas que puedan medir esos cambios de pH a semejante escala”, añade Ricci. Con estas nanomáquinas se podrían hacer diagnósticos afinados; pero también crear imágenes microscópicas en vivo o suministrar fármacos de manera ajustada.
En concreto, el dispositivo es un nanosensor (un sensor de tamaño nanométrico, es decir, 10-9 menor que el metro) fabricado a partir de ADN, capaz de medir las variaciones del PH a nanoescala.
Una herramienta que mide cambios minúsculos
El pH es una medida de la acidez o la alcalinidad de cualquier solución, que va de cero a 14. En nuestro cuerpo, la sangre es ligeramente alcalina (ph de 7'35 a 7'45); mientras que en el estómago el PH es ácido, para posibilitar la digestión.
Como media, nuestros líquidos internos deben mantener un PH equilibrado. Si en ellos este es demasiado ácido, nuestras células pueden verse afectadas negativamente.
Por otra parte, muchas biomoléculas de nuestro organismo, como las enzimas o las proteínas, están reguladas por pequeños cambios en el PH, que afectan a actividades biológicas tan importantes como la catálisis enzimática, el ensamblaje de las proteínas, la función de las membranas celulares o la muerte celular.
Pero, además, existe una relación entre el cáncer y el PH: las células cancerosas a menudo muestran un PH más bajo en comparación con las células normales; y hay una diferencia entre el nivel del PH dentro de estas células (más alto) y el de su entorno.
Estas diferencias minúsculas, en el caso de los organismos vivos, se producen en áreas muy pequeñas, de “solo unos pocos cientos de nanómetros", explica el autor principal de la investigación, el profesor de la Universidad Tor Vergata, Francesco Ricci, en declaraciones recogidas por AlphaGalileo. Por eso son difíciles de detectar.
De ahí la importancia de desarrollar “sensores o nanomáquinas que puedan medir esos cambios de pH a semejante escala”, añade Ricci. Con estas nanomáquinas se podrían hacer diagnósticos afinados; pero también crear imágenes microscópicas en vivo o suministrar fármacos de manera ajustada.
Sacando partido al ADN
Los científicos aprovecharon el ADN porque éste “representa un material ideal” para estos fines, según explica el profesor de la Universidad de Montreal Alexis Vallée-Bélisle, otro de los autores del trabajo.
Los investigadores sacaron partido en concreto de una secuencia de ADN específica de triple hélice sensible al PH. Con ella diseñaron un nanosensor versátil, que puede ser programado para la fluorescencia, solo ante valores de PH específicos.
Es decir, que la máquina ‘brilla’ –emite radiación- solo al entrar en contacto con ciertos niveles de PH.
“La capacidad de programación (del nanosensor de ADN) representa una característica clave para aplicaciones clínicas, pues nos permite diseñar sensores específicos que envíen señales fluorescentes solo si el PH alcanza un valor concreto, vinculado, por ejemplo, a una enfermedad específica”, señalan los científicos.
Estos esperan que, en el futuro, esta nanotecnología, recientemente patentado, ayude también al desarrollo de medios de suministro de fármacos novedosos que liberen medicamentos como los quimioterapéuticos solo en las cercanías de las células tumorales, para reducir así al máximo sus efectos secundarios.
Minigenes artificiales que detectan la propensión al cáncer
El material genético se está revelando como una interesante ayuda para el diagnóstico del cáncer, a juzgar por este y otro trabajo reciente, realizado por científicos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).
En este caso, los investigadores desarrollaron una nueva herramienta llamada “vector de splicing pSAD” (Splicing and disease, empalme y enfermedad), que permite crear minigenes híbridos (versiones simplificadas y artificiales de un gen) capaces de detectar anomalías en en los genes en BRCA1 y BRCA2, en un proceso de expresión génica conocido como empalme o splicing del ARN mensajero .
Estas anomalías pueden causar cáncer de mama y cáncer de ovario hereditarios, por lo que su detección potenciaría la prevención de la enfermedad.
Los científicos aprovecharon el ADN porque éste “representa un material ideal” para estos fines, según explica el profesor de la Universidad de Montreal Alexis Vallée-Bélisle, otro de los autores del trabajo.
Los investigadores sacaron partido en concreto de una secuencia de ADN específica de triple hélice sensible al PH. Con ella diseñaron un nanosensor versátil, que puede ser programado para la fluorescencia, solo ante valores de PH específicos.
Es decir, que la máquina ‘brilla’ –emite radiación- solo al entrar en contacto con ciertos niveles de PH.
“La capacidad de programación (del nanosensor de ADN) representa una característica clave para aplicaciones clínicas, pues nos permite diseñar sensores específicos que envíen señales fluorescentes solo si el PH alcanza un valor concreto, vinculado, por ejemplo, a una enfermedad específica”, señalan los científicos.
Estos esperan que, en el futuro, esta nanotecnología, recientemente patentado, ayude también al desarrollo de medios de suministro de fármacos novedosos que liberen medicamentos como los quimioterapéuticos solo en las cercanías de las células tumorales, para reducir así al máximo sus efectos secundarios.
Minigenes artificiales que detectan la propensión al cáncer
El material genético se está revelando como una interesante ayuda para el diagnóstico del cáncer, a juzgar por este y otro trabajo reciente, realizado por científicos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).
En este caso, los investigadores desarrollaron una nueva herramienta llamada “vector de splicing pSAD” (Splicing and disease, empalme y enfermedad), que permite crear minigenes híbridos (versiones simplificadas y artificiales de un gen) capaces de detectar anomalías en en los genes en BRCA1 y BRCA2, en un proceso de expresión génica conocido como empalme o splicing del ARN mensajero .
Estas anomalías pueden causar cáncer de mama y cáncer de ovario hereditarios, por lo que su detección potenciaría la prevención de la enfermedad.
Referencias bibliográficas:
Andrea Idili, Alexis Vallée-Bélisle, y Francesco Ricci. Programmable pH-Triggered DNA Nanoswitches. Journal of the American Chemical Society (2014).
Mar Infante, Mercedes Durán, Alberto Acedo, Eva María Sánchez-Tapia, Beatriz Díez-Gómez,Alicia Barroso, María García-González, Lídia Feliubadaló, Adriana Lasa, Miguel de la Hoya, Eva Esteban-Cardeñosa, Orland Díez, Cristina Martínez-Bouzas, Javier Godino, Alexandre Teulé, Ana Osorio, Enrique Lastra, Rogelio González-Sarmiento, Cristina Miner y Eladio A. Velasco. The highly prevalent BRCA2 mutation c.2808_2811del (3036delACAA) is located in a mutational hotspot and has multiple origins. Carcinogenesis. DOI: 10.1093/carcin/bgt272.
Gorka Ruiz de Garibay, Alberto Acedo, Zaida García-Casado, Sara Gutiérrez-Enríquez, Alicia Tosar, Atocha Romero, Pilar Garre, Gemma Llort, Mads Thomassen, Orland Díez, Pedro Pérez-Segura, Eduardo Díaz-Rubio, Eladio A. Velasco, Trinidad Caldés, Miguel de la Hoya. Capillary Electrophoresis analysis of Conventional Splicing Assays: IARC Analytical and Clinical Classification of 31 BRCA2 genetic variants. Human Mutation. DOI: 10.1002/humu.22456.
Andrea Idili, Alexis Vallée-Bélisle, y Francesco Ricci. Programmable pH-Triggered DNA Nanoswitches. Journal of the American Chemical Society (2014).
Mar Infante, Mercedes Durán, Alberto Acedo, Eva María Sánchez-Tapia, Beatriz Díez-Gómez,Alicia Barroso, María García-González, Lídia Feliubadaló, Adriana Lasa, Miguel de la Hoya, Eva Esteban-Cardeñosa, Orland Díez, Cristina Martínez-Bouzas, Javier Godino, Alexandre Teulé, Ana Osorio, Enrique Lastra, Rogelio González-Sarmiento, Cristina Miner y Eladio A. Velasco. The highly prevalent BRCA2 mutation c.2808_2811del (3036delACAA) is located in a mutational hotspot and has multiple origins. Carcinogenesis. DOI: 10.1093/carcin/bgt272.
Gorka Ruiz de Garibay, Alberto Acedo, Zaida García-Casado, Sara Gutiérrez-Enríquez, Alicia Tosar, Atocha Romero, Pilar Garre, Gemma Llort, Mads Thomassen, Orland Díez, Pedro Pérez-Segura, Eduardo Díaz-Rubio, Eladio A. Velasco, Trinidad Caldés, Miguel de la Hoya. Capillary Electrophoresis analysis of Conventional Splicing Assays: IARC Analytical and Clinical Classification of 31 BRCA2 genetic variants. Human Mutation. DOI: 10.1002/humu.22456.