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Un detector de ADN portátil
Un nuevo analizador de ADN portátil realiza análisis en tiempo real de las muestras de sangre que quedan en la escena de un crimen. Investigadores de la Universidad de California, Berkeley, desarrollaron el dispositivo, que incluye tecnología de detección de microfluidos, electrónica, óptica y sustancias químicas en una sola unidad del tamaño de un maletín. Si bien los grupos anteriores han desarrollado sistemas de laboratorio en un chip, ninguno de ellos ha logrado crear un sistema robusto y completamente portátil que se pueda usar en una escena, dice el líder del equipo. Richard Mathies .
CSI in situ: Después de que se recolecta una muestra de sangre de la escena de un crimen, este dispositivo del tamaño de un maletín se puede usar para extraer y analizar su ADN en seis horas o menos.
El nuevo dispositivo se puede utilizar para el análisis de repetición en tándem corto (STR), una técnica que se ha convertido en una rutina en el trabajo forense moderno desde que se aplicó por primera vez en 1991, pero que normalmente se lleva a cabo en el laboratorio. Los investigadores llevaron a cabo perfiles de STR en tiempo real en una escena de crimen simulada establecida por la Oficina del Sheriff del Condado de Palm Beach (FL). Se recolectaron muestras de manchas de sangre y se realizaron la extracción y el análisis de ADN en la escena del crimen dentro de las seis horas.
Sin embargo, los investigadores enfatizan que, si bien su sistema es muy confiable, aún no está disponible comercialmente y solo puede usarse para proporcionar evidencia preliminar para las investigaciones policiales. La ventaja es que la policía ahora podría tener información casi inmediata sobre quién es realmente el criminal más probable, explica Mathies. Esto les permite encontrar a la persona y obtener pruebas cruciales antes de que abandone la región o destruya las pruebas.
Mathies es el inventor de las matrices de electroforesis capilar y las etiquetas de colorante fluorescente de transferencia de energía, dos tecnologías comúnmente utilizadas en los secuenciadores de ADN modernos. Estas tecnologías combinan análisis químico y bioquímico miniaturizados con detección de fluorescencia de alta sensibilidad.
Después de que se obtiene una muestra en la escena de un crimen, las hebras de ADN se amplifican y separan para detectar una firma. Dentro del dispositivo, un fragmento de ADN se replica dentro de un reactor de reacción en cadena de la polimerasa (PCR) de 160 nanolitros junto con un calentador en chip y un sensor de temperatura. La muestra biológica y los reactivos de PCR se exponen a tres temperaturas distintas durante un cierto período de tiempo, y se utiliza un canal de separación de siete centímetros de largo para analizar el ADN por electroforesis capilar. Usando el dispositivo, los investigadores lograron producir perfiles STR reproducibles de muestras de ADN en tan solo dos horas y media.
El detector mide 30 por 25 por 10 centímetros y pesa 10 kilogramos. Consume 20 vatios de energía, que pueden ser suministrados por una batería de automóvil. Por lo tanto, se puede llevar fácilmente en una maleta y facturar como equipaje de vuelo, dice el miembro del equipo Peng Liu.
Uno de los mayores desafíos en el diseño de un dispositivo portátil de secuenciación de ADN es controlar el flujo de muestras a través del sistema. Para superar este problema, Mathies y sus compañeros de trabajo construyeron un chip de plástico multicapa que contiene un intrincado sistema de canales grabados. Este sistema se fabricó con las mismas técnicas que se utilizan para fabricar chips de computadora.
La mayoría de los estados de EE. UU. Ahora recolectan muestras de ADN de los sospechosos al momento del arresto. Por lo tanto, la capacidad de hacer coincidir rápidamente las muestras de la escena del crimen con los registros de esta base de datos podría acelerar drásticamente la identificación de los delincuentes, dice Mathies.
El equipo de Berkeley planea mejorar la sensibilidad y el rendimiento del dispositivo integrando otros pasos analíticos, como la limpieza posterior a la PCR. Al integrar más unidades, será posible analizar varias muestras de ADN al mismo tiempo, explica Liu. El dispositivo podría aparecer en el mercado en tan solo tres a cinco años, dicen los investigadores.
Una de las barreras para desarrollar la tecnología de laboratorio en un chip son los sistemas y la integración de procesos, y es este aspecto del nuevo trabajo el que es realmente emocionante, dice Stephen Haswell de la Universidad de Hull, Reino Unido, que también está trabajando en la comparación de ADN en la escena del crimen. El trabajo es un avance importante tanto para la comunidad forense como para aquellos que se esfuerzan por desarrollar una tecnología verdaderamente de laboratorio en un chip.