viernes, 10 de diciembre de 2010

Lectura cuántica de ADN

Ahora, Stuart Lindsay, biofísico del Instituto de Biodiseño de la Universidad Estatal de Arizona, ha demostrado una técnica que puede conducir a una lectura rápida y de bajo costo de genomas enteros, mediante el reconocimiento de las unidades químicas básicas: las bases que forman la doble hélice de ADN. Una técnica asequible para la secuenciación del ADN sería un enorme avance para la medicina, permitiendo la inspección genómica clínica de manera rutinaria para lograr diagnósticos más precisos y fiables, el diseño de una nueva generación de medicamentos personalizados e incluso los ajustes genómicos más adecuados para mejorar la resistencia celular a una infección viral o bacteriana.


La técnica de Lindsay para leer el código de ADN se basa en una propiedad fundamental de la materia conocida como efecto de túnel cuántico, que opera a escalas subatómicas. Según la teoría cuántica, las partículas elementales como los electrones pueden hacer algunas cosas que para el entendimiento humano y la física clásica resultan muy extrañas, cuando no contrarias a lo asumido como inamovible. Tales partículas subatómicas tienen una naturaleza dual, de partícula y de onda, y una de las consecuencias de esto es que un electrón tiene algunas probabilidades de lograr pasar de un lado a otro de una barrera, independientemente de la altura o anchura de la misma.

Un electrón puede además realizar esta hazaña incluso cuando la energía potencial de la barrera supera la energía cinética de la partícula. Este tipo de comportamiento es conocido como efecto de túnel cuántico, y el flujo de electrones es una corriente de túnel cuántico. El efecto de túnel cuántico se limita a pequeñas distancias, tan pequeñas que pueden permitir la lectura automática de una base de ADN (las hay de cuatro clases en el código genético: A, T, C y G). El grupo de Lindsay ha desarrollado un método que aprovecha esta circunstancia y además evita los problemas derivados de la sensibilidad a la distancia, la cual hace que las vibraciones del ADN, o la intervención de moléculas de agua, estropeen la señal del túnel.

Los investigadores han demostrado que las bases individuales dentro de una cadena de ADN pueden ser leídas con túneles, sin interferencia de las bases vecinas. Cada base genera una señal electrónica distinta, formada por picos de un tamaño y frecuencia determinados que sirven para identificar cada base. Sorprendentemente, con esta técnica es posible reconocer incluso un pequeño cambio químico que algunas veces la naturaleza usa para ajustar con precisión la expresión de genes, lo que se conoce como código epigenético. Mientras que el código genético de un individuo es el mismo en cada célula, el código epigenético es específico de determinadas células y tejidos, y, a diferencia del genoma, el epigenoma puede responder a los cambios ambientales registrados durante la vida del individuo.

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