ADN y la nanotecnología

Nueva prueba de ADN utiliza nanotecnologia para detectar principios de cáncer

Utilizando cristales diminutos llamados puntos cuánticos, los investigadores del Johns Hopkins han desarrollado una prueba altamente sensible para buscar agregados de ADN que a menudo son las primeras señales de alerta del cáncer. Esta prueba, que detecta tanto la presencia como la cantidad de ciertos cambios en el ADN, puede alertar a las personas que se encuentran en riesgo de desarrollar la enfermedad. Además, la misma puede indicar a los médicos cuán bien está funcionando un tratamiento particular contra el cáncer.

La nueva prueba fué reportada en un documento llamado "MS-qFRET: un método basado en puntos cuánticos para el análisis de la metilación del ADN", el cual fué publicado en número de agosto de la revista Genome Research. El trabajo también fue presentado en una conferencia de la Asociación Americana de Investigación contra el Cáncer.

"Si conduce a la detección temprana del cáncer, esta prueba podría tener grandes implicaciones clínicas", dijo Jeff Tza-Huei Wang, profesor asociado de ingeniería mecánica cuyo equipo de laboratorio ha desempeñado un papel preponderante en el desarrollo de la técnica. "Los médicos suelen tener el mayor de los éxitos en la lucha contra el cáncer si éste se puede tratar en su fase inicial". Wang y sus estudiantes desarrollaron la prueba durante los tres últimos años con la colaboración de colegas del Johns Hopkins Kimmel Cancer Center.

El reciente estudio, que incluye la detección de marcadores de ADN en el esputo de pacientes con cáncer de pulmón, fue diseñado para demostrar que la tecnología era fiable. Los investigadores dijeron que en comparación con los métodos actuales, la prueba parece ser más sensible y entrega con más rapidez los resultados. "La técnica parece fantástica, pero todavía necesita ser probada en muchos escenarios del mundo real", dijo Stephen Baylin, co-autor del estudio. "Algunos de estos estudios ya están en marcha aquí. Si seguimos viendo un progreso emocionante, este método de prueba podría ser -fácilmente- de amplio uso en los próximos cinco años".

El objetivo de esta prueba es un cambio bioquímico llamado metilación del ADN, que ocurre cuando un producto químico llamado grupo metilo se une a citosina, uno de los cuatro nucleótidos o base de bloques de construcción del ADN. Cuando la metilación de genes ocurre en lugares críticos, puede detener la liberación de proteínas que suprimen tumores. Cuando esto ocurre, es más fácil que las células cancerosas se formen y se multipliquen. Como resultado, una persona cuyo ADN tiene este gen anormal de metilación del ADN, puede tener un mayor riesgo de desarrollar cáncer. Además, estos cambios de metilación parecen ser un evento temprano que precede a la aparición de mutaciones genéticas, otro precursor de cáncer.

Para detectar esta metilación del ADN, el equipo del Johns Hopkins ha encontrado una manera de aislar los filamentos problemáticos del ADN, que tienen un grupo metilo que se les agrega. A través de un proceso químico llamado bisulfito de conversión, todos los segmentos de ADN que carecen del grupo metilo son transformados en nucleótidos.

Luego, otro proceso de laboratorio es utilizado para hacer copias adicionales de los filamentos de ADN restantes, los cuales están vinculados al cáncer. Durante este proceso, dos moléculas se adjuntan a los extremos opuestos de cada filamento de ADN. Una de estas moléculas es una proteína llamada biotina. La otra es un colorante fluorescente. Estas moléculas se adjuntan para ayudar a los investigadores a detectar y contar las hebras de ADN que se asocian con el cáncer.

Para ello, estas hebras personalizadas de ADN se mezclan con puntos cuánticos, que son cristales de un material semiconductor; estos cristales son a nanoescala, de tamaños microscópicos. Estos puntos son normalmente empleados en los circuitos electrónicos, pero recientemente, también han demostrado ser útiles en aplicaciones biológicas. Los puntos cuánticos son útiles porque poseen una propiedad importante: facilitan la transferencia de energía. Cuando la luz brilla en un punto cuántico, el punto pasa rápidamente a lo largo de esta energía a una molécula cercana, que puede utilizar la energía para emitir un resplandor fluorescente. Este comportamiento hace que los filamentos relacionados con el cáncer se iluminen, identificándose a sí mismos.

En la prueba de cáncer en el Johns Hopkins, los puntos cuánticos fueron recubiertos con una sustancia química que es atraída por la biotina, una de las dos moléculas que se adjuntan a las hebras de ADN. Como resultado de ello, hasta 60 de los filamentos de ADN identificados pueden adherirse a un solo punto cuántico. Luego, una luz ultravioleta o un láser azul es dirigido a la muestra. Los puntos cuánticos captan esta energía y la transfieren inmediatamente a los tintes fluorescentes que fueron conectados antes a los filamentos de ADN previamente identificados. Estas moléculas de colorante utilizan la energía para iluminar.

Estas señales, llamadas también fluorescencia, pueden ser detectadas entonces por una máquina llamada espectrofotómetro. Mediante el análisis de estas señales, los investigadores pueden descubrir no sólo si la muestra contiene ADN vinculado al cáncer, sino la cantidad de metilación del ADN que está presente. Grandes cantidades pueden estar asociadas a un mayor riesgo de cáncer.

"Esta clase de información podría permitir a un paciente con metilación positiva el someterse con más frecuencia a pruebas de cribado del cáncer. Este método podría sustituir las formas tradicionales más invasivas para la obtención de muestras de los pacientes con una simple prueba de sangre", dijo Vasudev J. Bailey, un estudiante de doctorado de ingeniería biomédica de Bangalore, India, quien fue uno de los dos autores principales del estudio. "También es importante porque estos resultados de la prueba podrían ayudar a un médico a determinar si un tratamiento contra el cáncer está funcionando, lo que podría allanar el camino para una quimioterapia personalizada".

Fuente:Science Daily