Chip de terahercios identifica hebras cortas de ADN

Uno de los desafíos prácticos más significativos que actualmente ocupan a los biólogos moleculares es encontrar mejores formas de identificar cadenas cortas de ADN. Llamados oligonucleótidos, estas hebras de nucleótidos son muy útiles en procesos como pruebas genéticas, análisis forense y amplificación de ADN.

Pero identificar los hilos es un asunto algo laborioso. Casi todos los métodos de detección se basan en colorantes y marcadores fluorescentes que pueden ser captados por sensores ópticos que brindan una indicación útil pero indirecta de las moléculas presentes.

Pero a los biólogos moleculares les gustaría un mejor sistema que midiera las características de las moléculas involucradas y así proporcionar evidencia directa de la secuencia de nucleótidos. De hecho, varios equipos de investigación están trabajando en tales sistemas, algunos con un éxito significativo.

Hoy, Andrey Chernev de la Universidad Académica de San Petersburgo en Rusia y algunos amigos dicen que han inventado una forma completamente nueva de identificar oligonucleótidos utilizando radiación de terahercios. Nuestros resultados demuestran un nuevo método para la caracterización de oligonucleótidos en tiempo real y sin etiquetas, afirman.

Un oligonucleótido es una molécula corta de ADN o ARN monocatenario que normalmente consta de menos de un centenar de bases. La secuencia de estas bases determina el tipo de oligonucleótido. Entonces, el mecanismo de detección ideal revelaría esta secuencia.

La idea de Chernev y compañía se basa en la forma en que resuenan estas moléculas. Dicen que la secuencia de bases en un oligonucleótido determina la forma en que la hebra resuena a frecuencias en el rango de terahercios. Su idea es capturar un solo oligonucleótido en una cavidad llena de ondas de terahercios que estimulan este comportamiento resonante.

Comienzan produciendo una señal lo más cercana posible al modo resonante. Al medir la salida de esta cavidad, pueden determinar cuándo los espectros de entrada coinciden exactamente con los modos resonantes de la molécula. Eso les dice exactamente qué tipo de oligonucleótido tienen.

Esa es la teoría y la han probado con un dispositivo que llaman nanosándwich de silicio, un pozo cuántico de silicio tipo p rodeado de barreras dopadas con boro. Esto produce una radiación de terahercios dentro del pozo donde se deposita el oligonucleótido a una concentración que permite el ingreso de una sola molécula.

Probaron el dispositivo en dos oligonucleótidos, uno de 50 bases de largo y el otro de 100 bases de largo y caracterizaron sus resonancias únicas. Eso les permite distinguir entre los dos oligonucleótidos con relativa facilidad a temperatura ambiente.

Pero esto es solo un primer paso. Lo que se necesita a continuación es una biblioteca completa de firmas únicas asociadas con cada oligonucleótido. Eso debería ser posible. Chernev y sus colegas pretenden comenzar analizando las resonancias de cada una de las moléculas de monómero y dímero que forman los oligonucleótidos. Las firmas de estos deberían proporcionar una especie de alfabeto a partir del cual trabajar las resonancias de polímeros más complejos.

Ese es un enfoque interesante. Pero esta es un área concurrida en la que muchas buenas ideas compiten para convertirse en la técnica estándar para identificar las moléculas de la vida de forma rápida y económica. Chernev y compañía tendrán que trabajar duro para demostrar que su método es mejor que los demás que están surgiendo. Pero ciertamente tiene potencial y también es uno para observar en el futuro.

Ref: http://arxiv.org/abs/1407.6520 : Detección de ADN por bombeo THz

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