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Dispositivo identifica cambios en los genes

El prototipo, usado para hacer mapas genómicos, permite el análisis masivo de moléculas de ADN. Se probó con material genético de un paciente con mieloma múltiple, un tipo de cáncer en la médula ósea.

Medellín, 04 de octubre de 2017Agencia de Noticias UN-

El proceso consiste en retirar células de ADN, ponerlas en un tubo de ensayo con enzimas, ubicarlas en el dispositivo y analizarla al microscopio.

El dispositivo tiene microcanales y nanocanales.

Mapa genómico (a la izquierda en colores) y cómo se ven las moléculas en el dispositivo (derecha).

La barra azul es el gen de referencia, el amarillo es uno sano de un paciente con mieloma múltiple, y el verde es el gen afectado.

Las moléculas se ubican en los “garajes” y de ahí en los nanocanales.

En el ADN se presentan dos variaciones: el polimorfismo de una sola base (SNP), que es la variación de una base de la secuencia de individuo, y el otro es el cambio estructural, que se da en segmentos largos.

Esta última parte es la que estudia Juan Pablo Hernández Ortiz, profesor del Departamento de Materiales de la Facultad de Minas de la Universidad Nacional de Colombia Sede (U.N.) Medellín, quien creó el dispositivo junto con investigadores de la Universidad de Wisconsin- Madison, Estados Unidos.

Con el dispositivo se podrían diagnosticar de manera temprana alteraciones como genes partidos en dos, incompletos, invertidos o mal localizados que están relacionados con cánceres o enfermedades genéticas.

El dispositivo

Al observarlo desde arriba se ve un rectángulo de 0,5 centímetros cuadrados, elaborado en caucho de silicona con 126 microcanales de 20 micras de ancho y tres micras de alto cada uno, los cuales se enlazan con nanocanales (tres órdenes de magnitud más pequeños) de 28 micras de longitud y 100 nanómetros de alto.

Gracias al sistema es posible ubicar moléculas en sitios estratégicos de un nanocanal y organizarlas de manera sincrónica para poder estudiarlas rápidamente mediante el uso de campos eléctricos.

“Es como enhebrar un aguja, porque al extraer ADN de la célula se ve enredado como un espagueti. Para poder analizarlo se debe estirar y organizar”, explica el profesor.

Al dispositivo se le diseñaron unos “garajes” en los que ingresan las moléculas después de estar en los microcanales; si están ocupados, el ADN busca otros.

Según el profesor Hernández Ortiz, otros grupos de investigación han intentado poner moléculas en los nanocanales, pero no han tenido resultados exitosos porque solo han logrado alinear unas pocas, por lo que en un experimento no hay manera de estudiar un genoma humano.

Con el dispositivo de la U.N. y la Universidad de Wisconsin-Madison se pueden analizar 3,3 genomas humanos en un solo experimento.

El docente agrega que aunque existen plataformas de secuenciamiento estas son costosas, por lo que “solo se pueden utilizar en situaciones muy específicas o si el paciente tiene el dinero para pagarlas. Un análisis completo de genoma en un humano puede costar entre 5.000 y 20.000 dólares”, precisa el investigador.

En el mundo crece la tendencia a mejorar los diseños de estos dispositivos para hacerlos económicos, fáciles de usar y rápidos, parámetros que cumple el dispositivo de diagnóstico creado por los investigadores.

Para hacer el análisis de los resultados basta poner el diminuto dispositivo en un microscopio conectado a un computador con un software, también desarrollado durante el estudio, el cual captura imágenes en las que el algoritmo hace una lectura óptica de las moléculas que son marcadas con enzimas, generando una especie de código de barras utilizado para alinear las moléculas en el mapa genómico de referencia humana.

Para identificar características genéticas de enfermedades

El profesor Hernández Ortiz explica que a partir del análisis genómico de pacientes con una enfermedad determinada se encuentran variaciones en sus genes, información que sirve como guía para identificar la misma patología en otras personas.

De ahí la importancia de generar alternativas de análisis como el dispositivo. Además porque posibilita el diseño de tratamientos personalizados con el que se eviten daños secundarios.

La investigación se desarrolló en sinergia con más de 100 expertos en varias disciplinas. El grupo estuvo conformado por químicos, físicos, biólogos, bioestadísticos, médicos e ingenieros, entre otros. 

(Por: fin/KAGG/dmh/LOF
)
N.° 563

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