Desarrollan una fábrica portátil de ADN

Un equipo de científicos dirigido por Galo Soler Illia, investigador del Conicet en la Comisión Nacional de Energía Atómica y profesor de la Facultad, logró introducir, en un cristal poroso, la enzima encargada de copiar el ADN. Este desarrollo podría facilitar la técnica de amplificación del material genético para diagnóstico y otras aplicaciones.

La naturaleza, a través de millones de años de evolución, logró producir materiales que tienen propiedades y funciones únicas, muy difíciles de alcanzar en forma artificial… hasta ahora. Porque la última tendencia en el área de nuevos materiales y nanotecnología es imitar aquellas funciones y propiedades, y darles una aplicación tecnológica. La clave está en unir sustancias biológicas con minerales. Y todo en escala diminuta.

En esta línea, un equipo de investigadores dirigido por el doctor Galo Soler Illia, investigador del Conicet en la Comisión Nacional de Energía Atómica (Cnea), y profesor en el la FCEyN, logró producir copias de ADN. Claro, esto hoy se hace en los laboratorios en forma habitual, para obtener un diagnóstico, hallar el culpable de un crimen, o determinar la paternidad. Es lo que se conoce como técnica PCR, sigla en inglés para la reacción en cadena de la polimerasa, que generalmente se efectúa en una solución en pequeños recipientes, donde se aplica la enzima polimerasa, en cantidades precisas.

Lo que hizo el grupo de Soler Illia fue atrapar gran cantidad de moléculas de la enzima polimerasa en un soporte cerámico. La enzima queda retenida en los poros del material, una especie de esponja cerámica, y allí cumple su función, que es duplicar el ADN. El trabajo se publica en la revista Small, especializada en nanotecnología.

“Habíamos empezado con otra enzima, la amilasa, que divide la molécula del almidón. Al colocar el material con la enzima en una solución con almidón, éste es deshecho. Luego se retira el cerámico, se lava, y se deja listo para volver a usar”, cuenta el doctor Martín Bellino, primer autor del trabajo, desde su laboratorio en la Cnea. En el trabajo también participaron el doctor Alberto Regazzoni y el grupo de la doctora Hebe Durán (CNEA).

Los poros son suficientemente grandes como para que entre la amilasa, pero luego ésta no puede salir. El almidón puede atravesar tranquilo los poros, pero, al entrar, se encuentra con una trampa mortal, porque lo espera la amilasa, que lo corta en pedacitos, que luego pueden salir.

“A Martín se le ocurrió una idea: si podíamos romper un polímero como el almidón, por qué no fabricar uno, como el ADN”, relata Soler Illia. Lo difícil era lograr introducir en los poros del material a la enzima polimerasa, que es la encargada de fabricar las copias del ADN en la célula.

Pero, “mientras que la amilasa es una molécula relativamente pequeña, de 3 nanometros de diámetro, la polimerasa es un barco de vapor de 11 nanometros de largo y 8 de diámetro. No cabía en los poros”, dice el investigador. Empezaron a hacer pruebas y diseñaron un nanomaterial con poros de 40 nanometros de diámetro. Allí las moléculas de la enzima entraban muy bien. Y, una vez atrapadas en el material, hicieron la prueba de introducir un fragmento de ADN. Finalmente vieron, con satisfacción, cómo la polimerasa trabajaba sin parar fabricando numerosos fragmentos idénticos del material genético.

En forma habitual, la técnica PCR se hace en un recipiente donde se coloca la enzima y el ADN que se quiere replicar. Luego la solución es sometida a ciclos de alta temperatura para que las hebras del ADN se separen. A continuación, se enrolla el ADN nuevamente, y se lo amplifica.

“Hicimos lo mismo, pero en lugar de agregar la enzima, ésta ya venía pegada en un sustrato cerámico, un pequeño vidrio, que se colocaba en un recipiente con el ADN, funcionaba, y luego se sacaba, se lavaba, y se dejaba listo para volver a usar”, subraya Soler Illia.

Así, los investigadores demostraron que es posible armar un sistema de manera de albergar una enzima compleja como la polimerasa de ADN, que es grande y relativamente frágil.

“Lo importante es que pudimos hacer un nanomaterial híbrido orgánico-inorgánico que puede cumplir su función biológica con la misma eficiencia que el sistema que se emplea habitualmente”, subraya.

La clave del sistema es la posibilidad de atrapar una molécula biológica en un sustrato inorgánico, y de ese modo fabricar un sensor portátil. Esto ya existe, por ejemplo, en los sensores de glucosa. Pero hasta ahora a nadie se le había ocurrido hacer la técnica PCR sobre un soporte cerámico transparente. Además, los investigadores emplean una polimerasa que es termoestable y resistente, lo que permite volver a emplear el sistema muchas veces para el mismo ADN. “Estamos perfeccionando el sistema para poder reutilizarlo con diferente ADN, porque aún quedan trazas del anterior en aplicaciones sucesivas”, aclara Soler Illia.

“Tal vez falte mucho para una aplicación, pero explorar una nueva manera de hacer la PCR es un avance significativo. Tal vez no sustituya a la técnica, pero seguramente va a permitir aplicaciones vinculadas con la amplificación del ADN que antes no se pensaban”, señala el doctor Alejandro Vila, profesor en la Universidad de Rosario e investigador del Conicet en el Instituto de Biología Molecular y Celular de Rosario.

Para el investigador, “el hecho de no manejar soluciones líquidas y la mayor portabilidad hacen pensar en que puede ser muy útil como método de diagnóstico, por ejemplo”. Y concluye: “Lo importante sería lograr la reutilización del dispositivo. Si es factible asegurarse de que no queden rastros del ADN empleado, tendría un impacto económico importante”.

Fuente: Publicado en La Nación el 03/05/2010