Utilizando pequeños escáneres de "nanoporos" que pueden detectar moléculas de ADN individuales, el profesor Amit Meller y sus colegas están buscando marcadores biológicos en las células cancerosas que pueden ayudar a los médicos a diagnosticar el cáncer colorrectal y pulmonar en sus primeras etapas.
El profesor Meller, de la Facultad de Ingeniería Biomédica del Instituto Tecnológico Technion-Israel, lidera un grupo de investigación que es socio en BeyondSeq, un consorcio de investigación internacional que busca nuevos métodos para decodificar información genética y epigenética de muestras médicas.BeyondSeq, respaldado por una subvención de 6 millones de euros de Horizonte 2020, el programa marco de la Unión Europea, fue uno de los ocho consorcios elegidos de entre las 450 propuestas presentadas.
"Somos el único laboratorio en el consorcio que trabaja en el diagnóstico temprano de biomarcadores de cáncer, lo que ... permitirá a los médicos combatir los cánceres de manera mucho más efectiva y salvar vidas humanas", explicó Meller. "Actualmente no hay buenas maneras de diagnosticar el cáncer colorrectalcáncer y cáncer de pulmón en las primeras etapas. Por lo general, estos cánceres se diagnostican en una etapa posterior etapa 2 o superior en la que los pacientes ya pueden tener múltiples tumores secundarios, lo que complica mucho el tratamiento ".
La tecnología de nanoporos desarrollada por Meller y sus colegas consiste en pequeños agujeros, aproximadamente 100,000 veces más pequeños que el grosor de una hoja de papel, perforados en membranas de silicio ultrafinas. Los investigadores pasan una corriente de iones de sal cargados eléctricamente a través denanoporo que atrae moléculas como el ADN, que tienen su propio cambio eléctrico natural, hacia los poros. Las moléculas de ADN se enhebran a través del poro y al deslizarse de un lado de la membrana al otro, el poro actúa como un escáner.Las señales ópticas y eléctricas emitidas a medida que la molécula pasa a través del poro se detectan proporcionando información sobre las propiedades del ADN, como su longitud y variaciones de secuencia.
Meller dijo que su equipo utilizará los nanoporos para observar ligeras variaciones en los nucleótidos de ADN o "letras" que explican el gen KRAS, que ya ha sido identificado como un biomarcador importante en los cánceres colorrectales y pulmonares ". Podemos codificarlas variaciones de nucleótidos en el gen KRAS con conjuntos de colorantes emisores de color y leer la información con nuestro sensor de nanoporos. Esperamos que nuestra tecnología de nanoporos pueda adaptarse para la detección temprana, donde la detección de estos biomarcadores es extremadamente difícil y no es accesible paramétodos convencionales ", dijo.
Los nanoporos podrían resultar especialmente útiles para la detección temprana porque pueden escanear cantidades muy pequeñas de moléculas, descubriendo las pocas células cancerosas o marcadores moleculares de cáncer en una gran muestra de sangre o tejido sano, agregó.
El equipo también está desarrollando un método basado en nanoporos para detectar modificaciones epigenéticas a nivel de molécula única. Las modificaciones epigenéticas son cambios químicos realizados en una molécula de ADN. Estos cambios químicos no alteran la secuencia de letras de ADN que explican ungen, pero pueden afectar la forma en que la proteína codificada por ese gen se expresa dentro de una célula. Algunas personas han comparado esta diferencia con las marcas en una partitura musical: piense en la secuencia genética como las notas musicales, mientras que las modificaciones epigenéticas son lasinstrucciones que le dicen a un músico si debe tocar la nota suave o fuerte, por ejemplo.
Los nanoporos ofrecen una forma de ver si un fragmento de ADN tiene adjuntas algunas de estas instrucciones epigenéticas, lo que podría ayudar a los científicos a determinar si alguna de estas instrucciones se correlaciona con la forma en que se desarrolla una enfermedad como el cáncer.
Meller y sus colegas han estado desarrollando las posibilidades de los nanoporos durante más de 15 años. En un artículo publicado en Informes científicos a principios de este año, demostraron que los poros podían detectar la presencia de un solo factor de transcripción, una proteína que activa la producción de ARN mensajero a partir del ADN. Las capacidades de escaneo del poro eran incluso lo suficientemente potentes como para distinguir entre dos formas separadasel factor de transcripción podría unirse al ADN, cada uno con sus propios efectos transcripcionales.
en otro artículo publicado en Revista biofísica , los investigadores mostraron que la tecnología de nanoporos podría detectar diferentes formas en que las proteínas podrían ser alteradas por otra proteína pequeña llamada ubiquitina, que es responsable, entre otras cosas, de etiquetar proteínas más grandes para que la célula las recicle. Y en un tercer artículo publicado en Nano letras Meller y sus colegas demostraron que los nanoporos pueden usarse como escáneres ópticos para leer un "código de barras" multicolor diseñado sobre moléculas de ADN.
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Materiales proporcionado por Sociedad Americana de Tecnología . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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