'Chips' de ADN para diagn¨®stico

El Centro de Gen¨¦tica M¨¦dica y Molecular (CGMM) de Barcelona se ha incorporado recientemente al primer proyecto de car¨¢cter cooperativo que se pone en marcha en Europa con la finalidad de poner a punto tecnolog¨ªa basada en microchips de ADN para el diagn¨®stico de enfermedades con un claro origen gen¨¦tico. En el proyecto participar¨¢n una decena de centros europeos, con el doble objetivo de crear estructuras en cada uno de los pa¨ªses participantes para favorecer la genotipaci¨®n (an¨¢lisis del genoma) y desarrollar tecnolog¨ªa potencialmente ¨²til para la investigaci¨®n y el diagn¨®stico de enfermedades humanas basada en el conocimiento de los genes.El punto de partida del proyecto europeo, explica Xavier Estivill, director del CGMM, es el conocimiento acumulado sobre alteraciones gen¨¦ticas en el rat¨®n y su correspondencia con enfermedades, trastornos o alteraciones en humanos.

Dos laboratorios p¨²blicos, el Mammalian Genetics Unit de Oxford (Gran Breta?a) y el Research Center of Environmental and Health de Neuheberg (Alemania), ambos incluidos en el proyecto, disponen en la actualidad de unos 15.000 ratones mutantes obtenidos a partir de la exposici¨®n de estos animales a mut¨¢genos qu¨ªmicos e ionizantes. Como consecuencia de este trabajo, extraordinariamente sistem¨¢tico, los investigadores disponen de un extenso cat¨¢logo del que, por el momento, se sabe que existe una cierta correspondencia entre la acci¨®n de un mut¨¢geno y la aparici¨®n de ciertas enfermedades o deformaciones en el animal. El primer paso del consorcio europeo ser¨¢ identificar qu¨¦ genes est¨¢n implicados en las mismas y, en la medida de lo posible, determinar el alcance de las mutaciones gen¨¦ticas.

Una vez vistos los genes implicados, el objetivo siguiente es trazar un paralelismo entre el genoma del rat¨®n y el humano. "Sabemos que existen correspondencias entre las regiones cromos¨®micas de ratones y humanos e incluso entre localizaciones precisas de determinados genes", explica Estivill. El desarrollo de la tecnolog¨ªa del microchip de ADN, a?ade, se perfila como la "herramienta clave".

Enfermedades humanas

El microchip de ADN, una vieja aspiraci¨®n de los grandes laboratorios farmac¨¦uticos y de los principales centros de investigaci¨®n b¨¢sica, est¨¢ siendo el punto de anclaje sobre el que se asientan multitud de proyectos que, como en el caso del CGMM, pretenden configurar herramientas para el diagn¨®stico y la investigaci¨®n de enfermedades humanas. No en vano, dice Estivill, cerca del 60% de la poblaci¨®n desarrollar¨¢ a lo largo de su vida alguna de las patolog¨ªas llamadas comunes, como hipertensi¨®n arterial, diabetes, hipercolesterolemia (colesterol alto en sangre), obesidad o trastornos psiqui¨¢tricos, sin olvidar el cada vez mayor n¨²mero de variantes de enfermedades oncol¨®gicas y neurodegenerativas. Gran parte de ellas tienen su origen en alteraciones gen¨¦ticas, bien sean transmitidas de padres a hijos o adquiridas por factores de riesgo ambientales.?Qu¨¦ aportar¨¢ la tecnolog¨ªa de los microchips de ADN a su conocimiento? Para Estivill, la respuesta es clara: sobre todo, rapidez y precisi¨®n. La afirmaci¨®n de este especialista en gen¨¦tica m¨¦dica s¨®lo puede entenderse a partir del conocimiento del mecanismo de acci¨®n de unos artilugios que, pese a su nombre, poco tienen de electr¨®nicos, aunque por su arquitectura interna y el modo como se elaboran guarden cierta similitud con los microprocesadores. Los microchips de ADN, explica Iv¨¢n Erill, investigador del Centro Nacional de Microelectr¨®nica de Barcelona, toman su base de los dispositivos electr¨®nicos, pero, a diferencia de ¨¦stos, es el ADN, la doble cadena en forma de h¨¦lice que contiene el c¨®digo gen¨¦tico, el que define la informaci¨®n a procesar.

En los prototipos que actualmente se encuentran en fase precomercial, predominantemente del tipo ONA (de Oligonucleotide Array), el mecanismo de funcionamiento es conceptualmente simple. Sobre una base inerte se practican unos min¨²sculos agujeros, en forma de pozos, que se rellenan con material biol¨®gico. En este caso, fragmentos de la cadena de ADN compuestos por unos pocos pares de bases (la reuni¨®n de pares de bases define un nucle¨®tido; la suma de varios de ellos es un oligonucle¨®tido) que se disponen de forma similar a los componentes electr¨®nicos en un chip.

Test de an¨¢lisis

Los oligonucle¨®tidos, perfectamente identificados, dan forma al test de an¨¢lisis, algo as¨ª como el modelo de base. Para verificar si existe alguna alteraci¨®n gen¨¦tica en un animal o en un humano basta con extraer su material gen¨¦tico (de una gota de sangre, por ejemplo) y pasarlo por el chip. Una reacci¨®n qu¨ªmica, llamada de hibridaci¨®n, permite identificar en qu¨¦ puntos existen diferencias con el modelo y correlacionarlas con las regiones de un gen concreto, o, en un caso ideal, la alteraci¨®n con un gen y ¨¦ste con una enfermedad. En un mismo microchip de ADN, aclara Estivill, pueden colocarse "las cien mutaciones m¨¢s habituales de una enfermedad", por ejemplo, a partir de las cuales ver "alteraciones o diferencias de expresi¨®n" de un gen.La tecnolog¨ªa actual, matiza, permite ir ya mucho m¨¢s all¨¢. En un solo microchip de apenas un cent¨ªmetro de di¨¢metro pueden colocarse entre 50.000 y 100.000 pocitos con oligonucle¨®tidos.

Affymetrix, una de las pocas compa?¨ªas que se dedican al dise?o de prototipos y que en la actualidad copa buena parte del mercado mundial, ha anunciado la disponibilidad de modelos de estas caracter¨ªsticas para el an¨¢lisis de distintos genes. Entre otros, el p53, involucrado en m¨¢s del 50% de casos de c¨¢ncer, o el HIV PRT, del cual se sospecha que pueda estar implicado en el desarrollo del sida.

Affymetrix se ha unido recientemente a Molecular Dynamics, otra de las potentes empresas del sector, con el ¨¢nimo de "crear un est¨¢ndar" para el an¨¢lisis del genoma y la identificaci¨®n de alteraciones gen¨¦ticas. El est¨¢ndar est¨¢ siendo ya probado por alguna de las grandes compa?¨ªas farmac¨¦uticas con las que se est¨¢n creando v¨ªnculos de uni¨®n para su uso y comercializaci¨®n. En un par de a?os, seg¨²n se desprende de comunicados p¨²blicos de ambas compa?¨ªas, los primeros modelos podr¨ªan salir al mercado.