Al alimentar hebras individuales de ADN a través de agujeros de tamaño nanométrico, investigadores de los Países Bajos aseguran haber probado el principio de una nueva y revolucionaria técnica de secuenciación de ADN. El descubrimiento es parte de una carrera mundial para desarrollar bases de datos y estrategias de bajo coste para analizar los códigos en que se basa la química de la vida.
El perfil genético (o genoma) de un organismo se determina mediante el registro de la secuencia completa de pares de bases del ácido que conforman su ADN. En 2003, el Proyecto Genoma Humano, hizo historia al determinar la totalidad del código genético humano; 3 mil millones de pares de bases de ADN que llevaron 13 años para analizar mediante una técnica que ha cambiado muy poco desde la década de 1970.
Este proyecto pionero utiliza una “escopeta” de acercamiento, que primero aísla una cadena de ADN y las fuerzas que necesita para copiarse a sí misma millones de veces en una reacción química. Estos filamentos son luego rotos en pequeños fragmentos, porque en las técnicas actuales, solamente se valoran secciones muy cortas de ADN. Por último, un superordenador organiza los movimientos de las bases para reconstruir el genoma completo.
Sin embargo, con la promesa de la medicina personalizada, los científicos están trabajando para desarrollar nuevas tecnologías que rápidamente que secuenciarían el ADN de una persona en el tiempo que tarda de maquillarse. Además, también hay ligeras variaciones en las secuencias del ADN y en los procesos que proporcionan a las personas sus fenotipos, tales como “ojos azules” o “pelo rubio”.
En 2008, physicsworld.com informó de una idea prometedora que incluye el paso de ADN a través de perforaciones minúsculas en una hoja de grafeno; una extremadamente sólida hoja de carbono de solo un átomo de espesor. Se aplica un voltaje a lo largo de la superficie de grafeno y se pasan lentamente las hebras de ADN a través de la rendija, una base cada vez. La idea es que cada una de las cuatro bases (A, C, G y T ) tendrán un efecto único en la conductancia del grafeno a través del espacio.
Ahora, Cees Dekker y sus colegas del Instituto Kavli de Nanociencia, es el primer equipo en demostrar el movimiento del ADN a través de grafeno, aunque su técnica aún no puede leer el código genético.
Crean una serie de poros que van desde 5 hasta 25 nm de diámetro mediante la colocación de láminas de grafeno sobre una membrana de nitruro de silicio y realizan una perforación de agujeros nanométricas en el grafeno utilizando un haz de electrones. Al aplicar una tensión de 200 mV través de la membrana de grafeno, se observan una serie de picos en una corriente eléctrica.Estas, dicen los investigadores, corresponden a las caídas en la conductancia debido a las hebras de ADN cuando se deslizan a través del espacio, mediante un proceso bioquímico conocido como translocación.
Los investigadores tratarán de desarrollar su investigación mediante la identificación de los picos que corresponden a las bases particulares. Dekker asegura que un área de la ciencia que podrían beneficiarse, en particular, de la secuenciación ultrarrápida es la epigenética; el estudio de los cambios en el fenotipo que no están relacionados a los cambios en las secuencias del ADN subyacente.
Henk Postma, investigador de la Universidad Estatal de California, también está desarrollando la secuenciación nanoporosa, y se muestra entusiasmado con el resultado. “Ellos han demostrado que el ADN no hace sino ir a través de pequeños agujeros en el grafeno, y que lo hace con gran velocidad Ambos son importantes avances hacia la utilización de grafeno para la secuenciación de ADN.”
Autor: James Dacey.
Enlace original: Graphene could revolutionze DNA sequencing.
Para saber más: Grafeno. Translocación del ADN a través de nanoporos (eng).