Un dispositivo portátil con tecnología CRISPR detecta mutaciones genéticas específicas en cuestión de minutos (Nat Biomed Engin)


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Un equipo de ingenieros de la Universidad de California, Berkeley y el Keck Graduate Institute de The Claremont Colleges (Estados Unidos) han combinado la tecnología CRISPR con transistores electrónicos hechos de grafeno para crear un nuevo dispositivo portátil que puede detectar mutaciones genéticas específicas en cuestión de minutos.

El dispositivo, denominado CRISPR-Chip, podría usarse para diagnosticar rápidamente enfermedades genéticas o evaluar la precisión de las técnicas de edición de genes. El equipo utilizó el dispositivo para identificar mutaciones genéticas en muestras de ADN de pacientes con distrofia muscular de Duchenne.

Los médicos y genetistas pueden secuenciar el ADN para identificar mutaciones genéticas subyacentes en una gran cantidad de rasgos y condiciones, y compañías como 23andMe y AncestryDNA incluso ponen estas pruebas a disposición de consumidores curiosos.

Pero a diferencia de la mayoría de las formas de pruebas genéticas, incluidas las técnicas de diagnóstico basadas en CRISPR desarrolladas recientemente, CRISPR-Chip utiliza nanoelectrónica para detectar mutaciones genéticas en muestras de ADN sin replicar el segmento de ADN de interés millones de veces durante un tiempo, un proceso intensivo llamado reacción en cadena de la polimerasa (PCR, por sus siglas en inglés). Esto significa que podría usarse para realizar pruebas genéticas en la consulta de un médico o en un entorno de trabajo de campo sin tener que enviar una muestra a un laboratorio.

El sistema CRISPR/Cas9 es famoso por su capacidad para cortar hilos de ADN en ubicaciones precisas como un par de tijeras afiladas, lo que brinda a los investigadores capacidades de edición de genes sin precedentes. Pero para que la proteína Cas9 corte y pegue con precisión los genes, primero tiene que localizar los puntos exactos en el ADN que necesita cortar.

Para que Cas9 encuentre una ubicación específica en el genoma, los científicos primero deben equiparlo con un fragmento de ARN mensajero, una pequeña porción de ARN cuyas bases son complementarias a la secuencia de ADN de interés. La proteína voluminosa primero descomprime el ADN de doble cadena y lo escanea hasta que encuentra la secuencia que coincide con el ARN mensajero, y luego se engancha.

Para aprovechar la capacidad de selección de genes de CRISPR, los investigadores tomaron una proteína Cas9 desactivada, una variante de Cas9 que puede encontrar una ubicación específica en el ADN, pero no la corta, y la ató a transistores hechos de grafeno. Cuando el complejo CRISPR encuentra el punto en el ADN al que se dirige, se une a él y provoca un cambio en la propiedad de conducción eléctrica del grafeno, que, a su vez, cambia las características eléctricas del transistor. Estos cambios se pueden detectar con un dispositivo portátil desarrollado por los colaboradores industriales del equipo.

Para demostrar la sensibilidad de CRISPR-Chip, el equipo usó el dispositivo para detectar dos mutaciones genéticas comunes en muestras de sangre de pacientes con distrofia muscular de Duchenne. "Este dispositivo podría ser un dispositivo especialmente útil para la detección de DMD, ya que la grave enfermedad de desgaste muscular puede ser causada por mutaciones en el gen de la distrofina masiva, una de las más largas en el genoma humano, y detectar mutaciones puede ser costoso y llevar mucho tiempo usando pruebas genéticas basadas en PCR", explican los científicos en un artículo publicado en Nature Biomedical Engineering.