Detección de ADN de diagnóstico: un dispositivo controlado por microfluidos para la extracción de ADN libre de células
Los científicos del Instituto de Tecnología de Shibaura (SIT) diseñaron un dispositivo controlado por microfluidos de canal abierto para purificar y separar fragmentos cortos de ADN patógeno, como el genoma MTB de muestras de plasma humano. Crédito: Nobuyuki Futai de SIT, Japón
La separación y extracción de ADN libre de células (cfDNA) de muestras de biofluidos es una tarea difícil debido a la brevedad y la rareza de las muestras. En un avance reciente, los científicos del Instituto de Tecnología de Shibaura, Japón, desarrollaron un dispositivo fluídico de canal abierto que puede extraer y purificar eficientemente fragmentos de ADN del plasma humano. Este dispositivo reconfigurable puede preparar y analizar muestras de biopsia líquida con excelente selectividad y confiabilidad.
En la guerra contra el cáncer, el primer paso para tratarlos es un diagnóstico preciso del problema. Una técnica que ayuda a planificar un mejor curso de tratamiento es una biopsia. En los últimos años, las biopsias líquidas, que permiten la detección de enfermedades a través de la sangre u otros fluidos corporales en lugar de tejidos sólidos, han ganado popularidad frente a las biopsias quirúrgicas debido a su naturaleza no invasiva y sencilla.
Principalmente, las biopsias líquidas apuntar a un marcador molecular llamado «ADN libre de células» (cfDNA), que proporciona información sobre la presencia de ADN patógenos en una muestra. Para llevar a cabo cualquier forma de análisis, se debe extraer y purificar cfDNA, una tarea desafiante debido a su baja abundancia. Un método de purificación de cfDNA estándar de oro llamado «extracción en fase sólida» se basa en la afinidad del ADN hacia una fase sólida. Sin embargo, no produce fragmentos de ADN con menos de 200 pares de bases (pb) unidades fundamentales de ADN. Pero, ¿por qué es necesaria la sensibilidad hacia los fragmentos más pequeños? Se dice que el ADN tumoral circulante (ctDNA) o los ADN patógenos suelen ser más pequeños que el cfDNA. Por lo tanto, la sensibilidad hacia los fragmentos de ADN de menos de 200 pb permite una mejor detección de enfermedades.
Técnicas más nuevas como la extracción en fase líquida (LPE), la isotacoforesis (ITP) y la captura electrocinética de ADN pueden facilitar dicho tamaño. extracciones independientes. Sin embargo, LPE requiere mucha mano de obra y mucho tiempo. La ITP y la captura electrocinética, a pesar de sus excelentes capacidades para proporcionar una extracción y detección rápidas y automatizadas de ADN patógeno, por ejemplo, M. tuberculosis (MTB), no se han explorado para la purificación selectiva de fragmentos cortos de cfDNA.
Ahora , en un estudio reciente publicado en Analytica Chimica Acta, investigadores de Japón y EE. UU. han demostrado un novedoso sistema de extracción que combina los poderes de la ITP y la captura electrocinética. Dirigido por el profesor Nobuyuki Futai del Instituto de Tecnología de Shibaura (SIT), Japón, el equipo diseñó un sistema microfluídico abierto que utiliza ITP transitorio para detectar MTB en muestras de plasma humano. El profesor Futai explica: «El dispositivo fluídico a escala milimétrica que desarrollamos consiste en puertas de gel móviles que permiten la extracción precisa de especies separadas. Utiliza ITP para la purificación de ADN, y el ADN purificado se puede extraer fácilmente como un gel listo para PCR. tira».
Para probar la eficacia del diseño, el equipo usó el dispositivo para purificar y enriquecer fragmentos de ADN genómico MTB de plasma humano enriquecido. El sistema de fluidos mostró una alta tasa de recuperación, separación precisa y sensibilidad hacia fragmentos cortos de cfDNA de 100-200 pb. También pudo purificar el ADN de MTB para su posterior análisis qPCR. Investigaciones posteriores sobre sus capacidades de separación revelaron que el tratamiento del plasma con la enzima proteinasa K generaba péptidos plasmáticos. Estos péptidos actuaron como moléculas espaciadoras endógenas y mejoraron la resolución del método de extracción.
El dispositivo de microcanal abierto reconfigurable diseñado crea una plataforma versátil de preparación de muestras para técnicas de análisis como PCR y secuenciación profunda. El equipo cree que sus hallazgos podrían usarse para desarrollar sistemas de purificación avanzados para recuperar ácidos nucleicos del plasma o el suero.
«La mayoría de las técnicas de preparación de muestras de biopsia usan tintes marcadores durante la purificación del ADN, lo que a menudo conduce a la contaminación y a la disminución en el nivel de señal de qPCR. Las químicas específicas y los efectos de tamizado creados por nuestro diseño de compuerta móvil no solo garantizan la excelente recuperación del ADN purificado, sino que también eliminan la necesidad de colorantes marcadores», comenta el profesor Futai. «Esto, por ejemplo, permitiría un diagnóstico preciso de enfermedades e infecciones a partir de una pequeña cantidad de muestra de sangre».
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Las etiquetas de ADN permiten que las pruebas en sangre evalúen los resultados del tratamiento del cáncer Más información: Nobuyuki Futai et al, Un dispositivo modular y reconfigurable de canal abierto para la extracción electrocinética de ensayos de ADN libre de células, Analytica Chimica Acta (2022). DOI: 10.1016/j.aca.2022.339435 Información de la revista: Analytica Chimica Acta
Proporcionado por el Instituto de Tecnología Shibaura Cita: Detecting diagnostic DNA: A microfluidic gated device for extracción de ADN libre de células (4 de febrero de 2022) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-02-diagnostic-dna-microfluidic-gated-device.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.