A principios de la década de 1990, unos científicos que estudiaban el desarrollo de un gusano redondo identificaron una pequeña molécula de ARN que regulaba la expresión de genes específicos. Esto supuso el descubrimiento de los microARN (miARN), que ahora se sabe que están presentes en todas las formas de vida. Resulta que estas moléculas desempeñan papeles esenciales en muchos procesos biológicos.

Unos años más tarde, los investigadores se dieron cuenta de que las enfermedades podían desregular la expresión de los miARN, lo que puso de relieve su potencial como biomarcadores. De hecho, la expresión anormal de miARN es un rasgo distintivo de todas las enfermedades relacionadas con tumores. Así pues, las técnicas de detección de miARN pueden ser útiles para la detección precoz del cáncer.

Sin embargo, los miARN son pequeños y se degradan con facilidad, lo que dificulta su rápida detección y cuantificación. Para detectar miARN en una muestra, suele ser necesario primero «amplificarlos». En pocas palabras, esto significa replicar un miARN diana varias veces mediante procesos bioquímicos para que dicho miARN sea más fácil de detectar mediante métodos baratos. Desgraciadamente, la mayoría de las técnicas más avanzadas de amplificación de miARN pueden tardar más de cinco horas en completarse, lo que limita su uso en las pruebas en el punto de atención.

En este contexto, un equipo de investigadores, entre los que se encuentra el profesor asociado Chong Zhang, de la Universidad de Tsinghua (China), ha desarrollado recientemente una nueva metodología para la amplificación y detección rápidas de miARN. Como se explica en su último artículo, publicado el 27 de marzo de 2023 en BioDesign Research, el equipo combinó dos técnicas bioquímicas muy estudiadas en una sola de forma que se redujo considerablemente el tiempo total necesario.

La primera técnica que utilizaron se denomina amplificación en círculo rodante (RCA). En la RCA, la idea es diseñar una molécula de ADN circular o «sonda» a la que se une el fragmento de ARN diana. A continuación, una vez introducidas las enzimas ADN polimerasa y los bloques de ADN necesarios, el fragmento de ARN se amplía añadiendo nucleótidos complementarios a la sonda circular. Este proceso da lugar a una cadena larga y única de material genético que contiene múltiples copias de la sonda circular.

Aquí es donde entra en juego la segunda técnica, CRISPR-Cas12a. El CRISPR-Cas12a es una herramienta genética ampliamente utilizada en la que se diseña un complejo molecular para que se una a una secuencia de ADN específica. En este caso, los investigadores diseñaron el complejo para que se uniera a una región de la secuencia complementaria a la sonda circular. Es decir, los complejos CRISPR-Cas12a se unieron varias veces a lo largo de la cadena única de ADN producida mediante RCA. Una vez unidos estos complejos, la porción Cas12a se activó, separando una sonda fluorescente de su quencher. A su vez, esto creaba una señal fluorescente fácilmente detectable que era más brillante cuanto más se amplificaba el ARN diana inicial.

Además de la combinación de estas técnicas, los investigadores mejoraron el tiempo de reacción del paso RCA utilizando «sondas precircularizadas». Es decir, a diferencia de la mayoría de los procedimientos RCA estándar, las sondas adquirieron su forma circular antes de la reacción. Como señala el profesor Zhang, esto hizo que el proceso de detección fuera mucho más rápido sin comprometer el rendimiento del sistema: «La detección de miARN pudo completarse en sólo 70 minutos, en lugar de las cinco horas habituales, con un excelente límite de detección de 8,1 pM y una especificidad muy alta».

En conjunto, el método propuesto pinta un futuro brillante para la detección de miARN y su uso como biomarcadores. Satisfecho con los resultados, el Prof. Zhang concluye: «Nuestro diseño mejora la eficacia de las estrategias de detección basadas en CRISPR-Cas y RCA y muestra un gran potencial en la detección en laboratorio y en las pruebas en el punto de atención». Dado que las técnicas empleadas en esta metodología no son prohibitivamente caras ni complejas de realizar, la adopción generalizada del enfoque propuesto en entornos clínicos es factible.

Estos esfuerzos allanarán el camino hacia mejores herramientas de diagnóstico contra el cáncer y otras enfermedades que afectan a la expresión de miARN.

Abril 24/2023 (EurekaAlert!) – Tomado de News Release https://www.eurekalert.org/news-releases/987087 Copyright 2023 by the American Association for the Advancement of Science (AAAS). 

Traducción realizada con la versión gratuita del traductor www.DeepL.com/Translator

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