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26/feb/02




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Diagnósticos instantáneos, y en la palma de la mano

Un nuevo dispositivo que identifica ADN fue desarrollado en la Universidad de Northwestern. Es portátil y puede ser empleado tanto para el diagnóstico instantáneo de enfermedades, como para la detección de atentados bioterroristas. Utiliza elementos de nanotecnología

Se ha desarrollado un nuevo sistema de identificación del ADN que por fin podría hacer realidad un sueño largamente acariciado por la medicina: el diagnóstico inmediato de una enfermedad.

Si las pruebas tienen éxito, se podría contar con un dispositivo que cabe en la palma de la mano y que no sólo proporciona un diagnóstico instantáneo sino que puede detectar también indicios en casos de bioterrorismo en cuestión de minutos, en lugar de horas. Además, el método es mucho más preciso que las tecnologías actuales.

El sistema fue desarrollado por investigadores de la Universidad de Northwestern, que venían trabajando durante los últimos diez años en el diseño de sistemas perfeccionados de identificación del ADN. Recurriendo a la nanotecnología y al uso de electrodos, han logrado por fin diseñar un dispositivo pequeño y un método instantáneo y notablemente preciso para identificar el ADN.

"Creo que nuestro aparato responde a la necesidad de un dispositivo de mano que permita diagnosticar enfermedades genéticas e infecciosas", dijo el jefe del equipo, Dr. Chad Mirkin, director del Institute for Nanotechnology (Instituto de Nanotecnología) de la Universidad de Northwestern.

Hasta ahora la herramienta que se imaginaba para detectar ataques bacteriológicos tenía la forma de un detector de humo. Pero faltaba la tecnología necesaria.

Una empresa privada que se llama Nanosphere, con sede en Northbrook, Illinois, se encargará de la comercialización de la nueva tecnología.

Para fines de este año, se contará ya con un prototipo destinado a la investigación genética, dijo Vijaya Vasista, gerente de operaciones de Nanosphere. Dentro de tres años se habrá desarrollado un dispositivo para diagnóstico instantáneo.

Nanosphere tiene competidores, pero ninguno de ellos ha publicado tanto para fundamentar la tecnología que desarrolla. Los investigadores de Northwestern han publicado cuatro artículos sobre su tecnología en las revistas Science y Nature, las más prestigiosas en el ámbito científico.

Una empresa noruega que se llama Cantion está desarrollando un dispositivo integrado por biochips destinado al diagnóstico y la investigación que, según ellos, sólo costará 50 dólares.

Por su parte, Thorion Diagnostics, empresa danesa que le pisa los talones a Cantion, también está desarrollando un sistema de biochips para el consultorio médico cuyo costo será de unos 5.000 dólares.

Entretanto, Abbott Laboratories y American Home Products están ensayando los chips de Cantion en pruebas diagnósticas y Faltum prevé que las pruebas clínicas comenzarán dentro de dos años. Como los chips se utilizan sólo para el diagnóstico, la aprobación de la FDA será mucho más rápida que en el caso de los fármacos.

Para identificar el ADN se utiliza por lo general una técnica denominada reacción en cadena de la polimerasa o PCR. La acción de esta enzima permite duplicar pequeñas cantidades de ADN para generar muestras de tamaño suficiente para los análisis.

Ese proceso lleva por lo menos una hora y puede dar falsos positivos y falsos negativos.

El uso de la nanotecnología en lugar de la microscopía electrónica aumenta notablemente la velocidad y la precisión. Según los especialistas, la nueva tecnología es 10 veces más rápida y 100.000 veces más precisa que la que involucra la PCR. En el número del 22 de febrero de Science se publicará un artículo que describe pormenorizadamente toda la técnica.

Los investigadores hicieron una prueba con una forma sintética de ántrax y se comprobó que la nueva técnica permitía detectar con precisión y rapidez el contagio mediante la aplicación de una combinación de "nanoporos" de oro y plata, y electrodos.

La técnica analiza los "peldaños" de la "escalera" que forma el ADN, la famosa doble hélice conectada por nucleótidos que se representan con las letras A, C, G y T, correspondientes a las bases del ADN: adenina, timina, citosina y guanina.

La adenina (A) se aparea con la timina (T), mientras que la guanina (G) aparece en conexión con la citosina (C) ... siempre y cuando no existan problemas. Para encontrar pares anómalos o hallar una secuencia de letras que caracteriza cierta enfermedad o un determinado material infeccioso, los científicos observan la secuencia de estas letras y cómo se aparean.

En la tecnología recién desarrollada, se separan las hebras de ADN y se las coloca en una solución con sondas de nanopartículas. Se recubren las sondas con hebras de ADN que se aparean y se unen con ellas cuando, por ejemplo, corresponden al ADN de un agente infeccioso como el ántrax.

"Es como un sistema Velcro específico desde el punto de vista químico -explicó Mirkin-. Encaja en todo lo que tiene una forma específica para que encaje."

Una vez producida la unión del ADN, los investigadores tienen que hacer una ampliación para poder leer la información. Los científicos de Northwestern utilizaron una solución de revelado fotográfico para ampliar las sondas de oro y luego se las recubrió con plata, que es un elemento conductor de la electricidad.

Después llenaron con todo esto el espacio existente entre dos electrodos. Si hay un ADN patológico o un agente patógeno, el sistema emite una señal.

Cuando se utiliza la reacción de la polimerasa, se hace que el ADN sea fluorescente y se lo observa entonces mediante microscopía óptica de barrido confocal, que requiere un equipo cuyo costo es de 60.000 dólares. Los investigadores de Northwestern han logrado eliminar este paso utilizando electrodos para la detección en lugar de la fluorescencia.

Descubrieron también que una solución salina rompe los pares de bases que no se corresponden. Así se consiguió la enorme precisión de este nuevo procedimiento: 100,000 a 1, en lugar de la tasa 2,5 a 1 que se lograba con la técnica de la PCR.

El baño salino opera además como mecanismo de enfriamiento, eliminado otro paso, el de control de la temperatura, siempre engorroso en el diseño de chips.

Si bien Mirkin no habló del precio del dispositivo, afirmó que sería mucho más barato que el que se utiliza para la reacción en cadena de la polimerasa.

"Miren qué barata es hoy la tecnología de chips de silicio -dijo-. Esperamos hacer una producción en masa y conseguir así algo muy complejo y preciso a un costo muy bajo."

Además de utilizarse para detectar enfermedades o en la guerra biológica, el equipo que desarrolló esta tecnología dice que es tan sensible que puede también identificar las pequeñas variaciones genéticas de importancia vital que se observan entre distintos individuos y se llaman polimorfismos de un solo nucleótido, más conocidos como SNPs o "snips" por la sigla de las palabras que denominan este fenómeno en inglés: single nucleotide polymorphisms.

De los casi 3.000 millones de nucleótidos (pares de letras A, C, T y G), el 99,9 por ciento son idénticos para todos los seres humanos. Los SNPs que dan cuenta del 0,1 por ciento restante son responsables de las diferencias entre distintos individuos.

Por ejemplo, la variación genética que caracteriza el cáncer de colon es un SNP. Estas variaciones pueden indicar la predisposición a una enfermedad o determinar la reacción de un individuo frente a determinadas drogas.

El apareamiento patológico más frecuente es la unión de la guanina (G) con la timina (T) en lugar de la citosina (C), fenómeno conocido como bamboleo G:T.

"Elegimos algo que era casi imposible de diferenciar -cuenta Mirkin-. Pero resultó muy fácil con la nueva tecnología."

Instituto de Nanotecnología de la Universidad de Nothwestern
http://www.nanotechnology.northwestern.edu/

Nanosphere
http://www.nanosphere.com/homePage.htm

Fuente: (Wired News) - Aportado por Alejandro Alonso

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