BIOLOGÍA MOLECULARAnálisis de ADN Una técnica que utiliza cuentas de plástico permite identificar genes y sus funciones

Cuanto más aprenden los biólogos sobre las células vivas, más abrumadora parece la tarea de descubrir todo lo que hacen. La célula humana media es demasiado pequeña para poder verla, y sin embargo, en cualquier momento hasta 30.000 de sus 100.000 genes pueden estar encendiendo y apagando interruptores, realizando las tareas domésticas de la célula o respondiendo a mensajes de otras células. Científicos de Estados Unidos han desarrollado una técnica que utiliza minúsculas cuentas de plástico y que puede servir para clasificar, identificar y comparar genes.

¿Cómo puede llegar a analizarse una máquina tan diminuta pero tan intrincada como la célula? E incluso si, gracias a un prodigioso esfuerzo del ser humano, se llegase a conocer por completo la célula, hay al menos 200 tipos diferentes de ellas en el cuerpo humano. La invención de una serie de métodos cada vez más ingeniosos -técnicas para cortar los genes, producirlos en grandes cantidades y medir la actividad de cada gen- ha ayudado a los biólogos a no desesperar. Ahora, puede que la nueva técnica esté a punto de unirse a este conjunto de poderosas herramientas, aunque todavía queda por ver si su eficacia igualará a su elegancia.El método, descrito el 15 de febrero en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, supone la unión de grandes grupos de moléculas de ADN, como todos los genes activos de una célula, a cuentas de plástico microscópicas, de cinco micras (millonésimas de metro) de diámetro.

Una vez ancladas las cuentas, los genes se pueden comparar, clasificar e incluso secuenciar en masa, lo que significa que se puede determinar el orden de las unidades de ADN de cada cuenta. Dado que se manejan miles de genes al mismo tiempo, el sistema de cuentas puede generar grandes cantidades de información.

En tubo de ensayo

El sistema de cuentas se puede utilizar en tubos de ensayo, evitando las máquinas y el trabajo tan caros de la tecnología convencional. Y buena parte del proceso se realiza por las propias interacciones del ADN. "Nos dijimos: ¡Que el ADN trabaje por nosotros en lugar de trabajar nosotros por el ADN!", explica Sydney Brenner, inventor de la técnica. Brenner, biólogo, es una figura principal en los esfuerzos por descifrar el funcionamiento del código genético. Sus ideas han sido llevadas a la práctica por científicos de Lynx Therapeutics, de Hayward, California.

Según George Church, experto en secuenciación del ADN de la Universidad de Harvard, la nueva tecnología debería, en principio, ser mucho más barata que los métodos convencionales utilizados para decodificar la totalidad del patrimonio genético humano. Church afirma que no sabe lo avanzado que puede estar el código en la práctica. "La cuestión es si tienen algo realmente asombroso o si se encuentran con más problemas de los que esperaban", dice.

Barbara Mazur, directora de genómica y bioinformática en la sección agrícola de la empresa DuPont, que utiliza la nueva tecnología, afirma que funciona bien y que "nos está dando una visión global de la expresión génica en las plantas". Como sucede con la mayoría de los nuevos métodos, ha habido problemas técnicos, pero su ventaja inherente es su sensibilidad a transcripciones de genes en pequeñas cantidades, afirma.

La base de la técnica es unir grandes grupos de moléculas de ADN -que pueden ser todos los genes activos de una célula, o todos los fragmentos de un genoma- a cuentas minúsculas. El proceso explota el hecho de que al ADN le gusta existir en forma de molécula doble, con la secuencia de letras químicas (nucleótidos) en uno de los filamentos exactamente complementaria de la del otro. Los filamentos complementarios se unen fuertemente uno a otro.

El método utilizado por Lynx para unir los genes a cuentas es ingenioso y complicado, pero en esencia supone construir secuencias de 32 letras de ADN en un conjunto de cuentas. Estas secuencias se conocen como contraetiquetas. Las etiquetas correspondientes se unen a los genes que se están estudiando. Uno de los usos de las cuentas es comparar grandes grupos de genes que sólo difieren entre sí por unos cuantos genes de interés, por ejemplo, aquellos que activan las versiones normal y cancerosa de una célula.

Primero, se construye un archivo de cuentas que contienen todos los genes activos de ambos tipos de células. Entonces, se retira uno de los filamentos de cada gen unido a una cuenta de forma que cada uno esté listo para unirse a su compañero. Después se obtienen de nuevo copias de genes con un solo filamento de ADN de ambos tipos de células, pero esta vez se une un tinte de color rojo a todos los genes de células cancerígenas y un tinte azul a los de las células normales.

Genes rojos y azules

La mayoría de las cuentas, cuando se exponen a los genes coloreados, atraen tanto a las versiones rojas como a las azules. Pero algunas cuentas capturan sólo genes rojos, que son los expresados sólo en las células cancerosas, y unas cuantas sólo atraen genes azules, de los que carecen las células cancerosas.

Aunque también se pueden utilizar chips de genes existentes para rastrear la expresión de los genes, es necesario conocer por adelantado la secuencia del ADN de los genes que se quieren estudiar. El método de Brenner no depende del conocimiento de la estructura génica, sino que captura casi todos los genes activos de los aproximadamente 30.000 que tiene una célula. El mismo método se puede aplicar a la búsqueda de genes defectuosos que contribuyen a una enfermedad. El método convencional, basado en la búsqueda de PNS (polimorfismos de un solo nucleótido), requiere la identificación de 100.000 PNS a lo largo del genoma humano, una tarea extremadamente costosa. El método de las cuentas se centra directamente en los genes que difieren entre la población normal y la enferma.

Cuando se han aislado los genes que interesan mediante el sistema de cuentas, el siguiente paso es identificarlos. Brenner ha inventado un método para hallar la secuencia de todos los genes en un grupo de cuentas en paralelo, lo que significa que todas las cuentas se secuencian al mismo tiempo.

El método depende de adaptadores que se unen a una secuencia específica de las cuatro letras de ADN en el extremo del gen de cada cuenta. Los adaptadores -hay 256 tipos- se identifican mediante sondas fluorescentes, cuya presencia en las cuentas inmovilizadas se graba con una cámara. Se requieren cuatro de esos ciclos para identificar las 16 primeras letras del extremo de cada gen. Esto es suficiente para identificar todos los genes cuya secuencia de ADN es conocida y todos los genes una vez se complete el genoma humano.

© The New York Times