De la misma manera que los códigos de barras en sus tiendas de comestibles ayudan a las tiendas a saber qué hay en su carrito, los códigos de barras de ADN ayudan a los biólogos a pegar etiquetas genéticas a las moléculas biológicas para hacer su propio seguimiento durante la investigación, incluyendo cómo evoluciona un tumor canceroso, cómo se desarrollan los órganos o quélos candidatos a fármacos realmente funcionan. Desafortunadamente, con los métodos actuales, muchos códigos de barras de ADN tienen un problema de confiabilidad mucho peor que el de la tienda de comestibles de la esquina. Contienen errores aproximadamente el 10 por ciento del tiempo, lo que dificulta la interpretación de los datos y limita los tipos de experimentos que se pueden realizar de manera confiable.
Ahora los investigadores de la Universidad de Texas en Austin han desarrollado un nuevo método para corregir los errores que se infiltran en los códigos de barras de ADN, produciendo resultados mucho más precisos y allanando el camino para una investigación médica más ambiciosa en el futuro.
El equipo, dirigido por el investigador postdoctoral John Hawkins, el profesor Bill Press y el profesor asistente Ilya Finkelstein, demostró que su nuevo método reduce la tasa de error en los códigos de barras del 10 por ciento al 0.5 por ciento, mientras trabaja extremadamente rápido. Describe su método, llamados códigos de barras GRATUITOS rellenos / truncados en el extremo derecho, hoy en el diario Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
Los investigadores han solicitado una patente y están haciendo que el método esté disponible gratuitamente para uso académico y no comercial.
Con los códigos de barras de ADN, los científicos pueden estudiar cómo evoluciona un tumor canceroso, no solo como un todo, sino como una gran colección de células individuales que evolucionan de manera diferente para revelar qué células son vulnerables a la terapéutica y cuáles no. Científicos interesados en crecerLos órganos de reemplazo para personas heridas o enfermas pueden usar códigos de barras de ADN para comprender mejor cómo se desarrollan naturalmente los órganos. Y los investigadores que buscan detectar millones de medicamentos potenciales para encontrar uno que se una a una determinada molécula y, por lo tanto, tenga el potencial de tratar una enfermedadCódigos de barras de ADN para encontrar la aguja proverbial en un pajar.
"Los códigos de barras de ADN son parte de una gran cantidad de investigación de vanguardia en el desarrollo de medicamentos y medicamentos, y poder mejorar la precisión y eficiencia de muchos de estos es muy emocionante", dijo Hawkins. "Y tal vez inclusomás emocionante es que ahora con estos mejores códigos de barras, esto nos permite tener experimentos más grandes y ambiciosos que antes no eran posibles ".
Un código de barras de ADN contiene una cadena corta de letras que equivale a un código único, usando las cuatro letras que se encuentran en el ADN: A, C, G y T. Estos códigos de barras están adheridos a moléculas, como proteínas celulares o candidatos a fármacos, comouna forma de realizar un seguimiento de dónde van todos, a veces por millones, y cómo interactúan con otras moléculas. Sin embargo, aproximadamente una décima parte del tiempo se producen errores, como el reemplazo de una letra por la letra incorrecta, unse inserta una carta adicional o se borra una carta, lo que puede sesgar los resultados de la investigación biomédica crítica.
Una de las claves de este nuevo método de corrección de errores es seleccionar los códigos de barras correctos desde el principio. Este método implica elegir una cadena de letras para cada código de barras, de modo que incluso si un pequeño error se desliza, digamos, un Gse sustituye por una C, seguirá siendo más como el código de barras previsto que cualquier otro. El método requiere tirar muchas posibles cadenas de letras, pero los investigadores minimizaron esta pérdida al tomar prestado un enfoque de la informática llamado empaquetado de esferas.
"Mi contribución ha sido diseñar una forma de encontrar esos códigos de barras de manera que, incluso si hay un error en ellos, usted sepa de qué código de barras original proviene", dijo Hawkins.
Los métodos alternativos de corrección de errores para códigos de barras de ADN, como los conocidos como códigos Levenshtein, requieren tirar hasta 100 veces más códigos de barras que con el método GRATUITO, y son hasta 1000 veces más lentos para decodificar los resultados.como resultado, mientras que la tecnología existente hizo que los proyectos con cientos de millones de códigos de barras fueran casi imposibles, la nueva tecnología permite resultados rápidos y precisos.
MÁS INFORMACIÓN
Los informáticos llaman a problemas como estos problemas de empaquetamiento de esferas. Un ejemplo del mundo real es encontrar la forma de empacar la mayor cantidad de naranjas en una caja.
Así es como funciona el empaquetado de esferas para los códigos de barras de ADN: para cada cadena de letras de una longitud determinada que posiblemente pueda hacer, primero haga una lista de todos los códigos de barras posibles que podría hacer introduciendo uno o dos cambios. Si se imagina cada unocódigo de barras como un punto en el espacio tridimensional, estos otros códigos de barras casi idénticos forman una nube alrededor de ese punto. Esa nube de códigos de barras se puede encerrar en una forma llamada esfera de decodificación. Luego, al igual que empacar naranjas en una caja, puede usarun algoritmo diseñado para agrupar la mayor cantidad de esferas en un espacio determinado. Resolver ese problema es lo mismo que maximizar la cantidad de códigos de barras con corrección de errores que puede extraer del universo de todos los códigos de barras posibles de una longitud determinada.
"Para cada código de barras, quiero reservar todas las palabras alrededor de ese código de barras a las que pueda acceder con un solo error", dijo John Hawkins. "Entonces, si elijo la palabra AAA, entonces también necesito incluir en mi esferaAAC. Ese es un cambio y, por lo tanto, está dentro de una esfera de una sola edición. Con los códigos de barras, si empaqueta todas las esferas en un espacio y ninguna se superpone, lo que eso significa es que cuando ve una secuencia con un solo error, es solo enuna de esas esferas, para que sepa en qué esfera se encuentra. Por lo tanto, sabe a qué código de barras se destina ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Texas en Austin . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :