Crispr-Chip, un nuevo dispositivo que permite diagnosticar enfermedades genéticas en minutos
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Un equipo de ingenieros de la Universidad de California en Berkeley y del Keck Graduate Institute (KGI) de las Universidades de Claremont (EE. UU.) han combinado la tecnología Crispr –una herramienta de edición del genoma que actúa como unas tijeras moleculares capaces de cortar cualquier secuencia de ADN– con transistores electrónicos hechos de grafeno para crear un nuevo dispositivo portátil que puede detectar mutaciones genéticas específicas en cuestión de minutos.
El dispositivo, denominado Crispr-Chip, podría usarse para diagnosticar rápidamente enfermedades genéticas o evaluar la precisión de las técnicas de edición de genes. El equipo de investigadores utilizó el dispositivo para identificar mutaciones genéticas en muestras de ADN de pacientes con distrofia muscular de Duchenne.
«Hemos desarrollado el primer transistor que utiliza Crispr para buscar posibles mutaciones en el genoma», explica Kiana Aran, la profesora asistente de KGI que concibió la tecnología. «Simplemente colocas una muestra de ADN purificado en el chip, permites que Crispr realice la búsqueda y el transistor de grafeno informa del resultado de esa búsqueda en minutos«.
Tan sencillo que lo podrás usar tú mismo
A diferencia de la mayoría de herramientas para pruebas genéticas, incluidas las técnicas de diagnóstico basadas en Crispr desarrolladas recientemente, Crispr-Chip emplea la nanoelectrónica para detectar mutaciones genéticas en muestras de ADN sin primero «amplificar» o replicar millones de veces el segmento de ADN de interés durante un largo proceso llamado reacción en cadena de la polimerasa o PCR. Esto significa que podría usarse para realizar pruebas genéticas en el consultorio de un médico o en un entorno de trabajo de campo sin tener que enviar una muestra a un laboratorio.
“Crispr-Chip tiene la ventaja de que es realmente una prueba de cabecera, podrías hacerla tú mismo junto a la cama si tuvieras una buena muestra de ADN -afirma Niren Murthy, profesor de bioingeniería en la Universidad de California en Berkeley y coautor del artículo–. Solo necesitas tomar las células de una persona, extraer el ADN y mezclarlo con el Crispr-Chip, y podrás saber si una determinada secuencia de ADN está ahí o no.
El sistema Crispr-Cas9 es famoso por su capacidad para cortar hilos de ADN en ubicaciones precisas como un par de tijeras, lo que brinda a los investigadores capacidades de edición de genes sin precedentes. Pero para que la proteína Cas9 corte y pegue con precisión los genes, primero tiene que localizar los puntos exactos en el ADN que necesita cortar.
Y para que Cas9 encuentre una ubicación específica en el genoma, los científicos primero deben equiparlo con un fragmento de «ARN guía», una pequeña porción de ARN cuyas bases son complementarias a la secuencia de ADN de interés. La proteína descomprime el ADN de doble cadena y lo escanea hasta que encuentra la secuencia que coincide con el ARN guía. Luego se engancha a ella.
La clave es el grafeno
Para aprovechar la capacidad de selección de genes de Crispr, los investigadores tomaron una proteína Cas9 desactivada, una variante de Cas9 que puede encontrar una ubicación específica en el ADN pero no la corta, y la ligaron a transistores hechos de grafeno. Cuando el complejo CRISPR encuentra el punto en el ADN al que se dirige, se une a él y provoca un cambio en la conductancia eléctrica del grafeno, que, a su vez, modifica las características eléctricas del transistor. Esos cambios pueden detectarse y registrarse.
El grafeno, construido a partir de una sola capa atómica de carbono, es tan sensible eléctricamente que es capaz de detectar un «golpe» de secuencia de ADN en una muestra de genoma completo sin amplificación por PCR. «La supersensibilidad del grafeno nos permitió detectar las actividades de búsqueda de ADN de Crispr –comenta Aran–. CRISPR trajo la selectividad, los transistores de grafeno aportaron la sensibilidad y, juntos, pudimos hacer esta detección sin PCR ni amplificación».
Aran espera pronto «multiplexar» el dispositivo, lo que permitirá a los médicos conectar múltiples ARN de guía a la vez para detectar simultáneamente una serie de mutaciones genéticas en minutos. «Imagina una página con muchos cuadros de búsqueda, en nuestro caso transistores. Tienes la información de ARN guía en estos cuadros de búsqueda, y cada uno de estos transistores realizará la búsqueda e informará del resultado electrónicamente», concluye Aran.
Con informacion de Muy Interesante
