Científicos de la Universidad de California (UC) Berkeley y el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, han diseñado una nueva forma de crear secuencias de ADN que promete ser más rápida, más barata y más precisa que las metodologías químicas usadas hasta ahora en el laboratorio de todo el mundo.
Los investigadores dicen que la facilidad de uso podría llevar a la creación de “impresoras de ADN” en los laboratorios de investigación, similares a las impresoras 3D comunes.
El estudiante graduado de la UC Berkeley Dan Arlow y su colega Sebastian Palluk, un estudiante de doctorado en la Universidad Técnica de Darmstadt en Alemania, detallan su nuevo método en un artículo publicado en la revista Nature Biotechnology. Ellos y sus colegas realizaron la investigación en el Instituto Conjunto de BioEnergía (JBEI) del Departamento de Energía en Emeryville, California.
Foto: Berkeley Lab
Palluck y Arlow trabajan en el campo de la biología sintética. Están especializados en diseñar e introducir genes en microbios para obtener productos varios, como medicamentos, combustibles o compuestos químicos, de forma barata y sostenible.
Lo interesante es que esta “impresora de ADN” puede agilizar mucho la investigación. “Creemos que un mayor acceso a la síntesis de ADN acelerará el desarrollo de nuevos tratamientos para enfermedades y simplificará la producción de nuevos medicamentos”, dijo Palluck.
La síntesis del ADN es un negocio en crecimiento ya que las empresas ordenan genes “hechos a medida” a empresas biotecnológicas de todo el mundo, como parte de su investigación rutinaria, para que puedan producir fármacos biológicos, enzimas industriales o productos químicos.
Su método se basa en una enzima productora de ADN presente en células del sistema inmune y cuya función es incorporar nuevos nucleótidos. A diferencia de las otras enzimas que tienen esta función en las células, esta enzima, descubierta en los 60’s, no usa un molde o un patrón de ADN preexistente para copiarlo. En lugar de eso, añade nucleótidos de forma aleatoria. Esta enzima se llama TdT (deoxinucleotidil transferasa terminal).
La función natural de esta enzima es ayudar a producir anticuerpos, de forma aleatoria. Crea variaciones en ciertos genes para producir cambios por azar en las proteínas que forman los anticuerpos. Así, el organismo logra tener un buen repertorio aleatorio de anticuerpos para reconocer a nuevos invasores. Además, esta enzima es interesante porque trabaja muy rápido: puede incorporar 200 bases en un minuto.
Por estos motivos no sorprende que esta enzima se haya intentado usar en otras ocasiones. Ya se sabía que la clave para lograr que fabrique una secuencia de ADN específica y que no añada moléculas indeseadas, es bloquearla cada vez que añade una base o nucleótico. Por desgracia, no resulta fácil lograrlo a causa de la estructura química de esta enzima TdT.
En esta ocasión, el truco que han empleado es “atar” la enzima a cada base o nucleótido, para que esta proteína actúe como tapón. Una vez que se incorpora la base a una cadena de ADN artificial, la enzima evita que se pueda añadir otra base. De esta forma, los investigadores solo tienen que cortar la atadura y añadir otros nuevas bases, enganchadas a su vez a otras enzimas. Y así sucesivamente.
En las primeras pruebas, los científicos han logrado completar diez de estos ciclos, creando cadenas de ADN de 10 bases. Lo positivo es que el método es más rápido y más preciso que las técnicas usadas hasta ahora.
La precisión lograda en cada paso fue del 98 %. “No está mal para un primer intento para solucionar un problema que tiene 50 años. Pero queremos lograr una precisión del 99,9 % y crear secuencias de ADN de la longitud de un gen y en el menor tiempo posible”, ha reconocido Palluck.