BIOLOG?A MOLECULARAn¨¢lisis de ADN Una t¨¦cnica que utiliza cuentas de pl¨¢stico permite identificar genes y sus funciones

Cuanto m¨¢s aprenden los bi¨®logos sobre las c¨¦lulas vivas, m¨¢s abrumadora parece la tarea de descubrir todo lo que hacen. La c¨¦lula humana media es demasiado peque?a 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 dom¨¦sticas de la c¨¦lula o respondiendo a mensajes de otras c¨¦lulas. Cient¨ªficos de Estados Unidos han desarrollado una t¨¦cnica que utiliza min¨²sculas cuentas de pl¨¢stico y que puede servir para clasificar, identificar y comparar genes.

?C¨®mo puede llegar a analizarse una m¨¢quina tan diminuta pero tan intrincada como la c¨¦lula? E incluso si, gracias a un prodigioso esfuerzo del ser humano, se llegase a conocer por completo la c¨¦lula, hay al menos 200 tipos diferentes de ellas en el cuerpo humano. La invenci¨®n de una serie de m¨¦todos cada vez m¨¢s ingeniosos -t¨¦cnicas para cortar los genes, producirlos en grandes cantidades y medir la actividad de cada gen- ha ayudado a los bi¨®logos a no desesperar. Ahora, puede que la nueva t¨¦cnica est¨¦ a punto de unirse a este conjunto de poderosas herramientas, aunque todav¨ªa queda por ver si su eficacia igualar¨¢ a su elegancia.El m¨¦todo, descrito el 15 de febrero en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, supone la uni¨®n de grandes grupos de mol¨¦culas de ADN, como todos los genes activos de una c¨¦lula, a cuentas de pl¨¢stico microsc¨®picas, de cinco micras (millon¨¦simas de metro) de di¨¢metro.

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 informaci¨®n.

En tubo de ensayo

El sistema de cuentas se puede utilizar en tubos de ensayo, evitando las m¨¢quinas y el trabajo tan caros de la tecnolog¨ªa 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 t¨¦cnica. Brenner, bi¨®logo, es una figura principal en los esfuerzos por descifrar el funcionamiento del c¨®digo gen¨¦tico. Sus ideas han sido llevadas a la pr¨¢ctica por cient¨ªficos de Lynx Therapeutics, de Hayward, California.

Seg¨²n George Church, experto en secuenciaci¨®n del ADN de la Universidad de Harvard, la nueva tecnolog¨ªa deber¨ªa, en principio, ser mucho m¨¢s barata que los m¨¦todos convencionales utilizados para decodificar la totalidad del patrimonio gen¨¦tico humano. Church afirma que no sabe lo avanzado que puede estar el c¨®digo en la pr¨¢ctica. "La cuesti¨®n es si tienen algo realmente asombroso o si se encuentran con m¨¢s problemas de los que esperaban", dice.

Barbara Mazur, directora de gen¨®mica y bioinform¨¢tica en la secci¨®n agr¨ªcola de la empresa DuPont, que utiliza la nueva tecnolog¨ªa, afirma que funciona bien y que "nos est¨¢ dando una visi¨®n global de la expresi¨®n g¨¦nica en las plantas". Como sucede con la mayor¨ªa de los nuevos m¨¦todos, ha habido problemas t¨¦cnicos, pero su ventaja inherente es su sensibilidad a transcripciones de genes en peque?as cantidades, afirma.

La base de la t¨¦cnica es unir grandes grupos de mol¨¦culas de ADN -que pueden ser todos los genes activos de una c¨¦lula, o todos los fragmentos de un genoma- a cuentas min¨²sculas. El proceso explota el hecho de que al ADN le gusta existir en forma de mol¨¦cula doble, con la secuencia de letras qu¨ªmicas (nucle¨®tidos) en uno de los filamentos exactamente complementaria de la del otro. Los filamentos complementarios se unen fuertemente uno a otro.

El m¨¦todo 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 est¨¢n estudiando. Uno de los usos de las cuentas es comparar grandes grupos de genes que s¨®lo difieren entre s¨ª por unos cuantos genes de inter¨¦s, por ejemplo, aquellos que activan las versiones normal y cancerosa de una c¨¦lula.

Primero, se construye un archivo de cuentas que contienen todos los genes activos de ambos tipos de c¨¦lulas. Entonces, se retira uno de los filamentos de cada gen unido a una cuenta de forma que cada uno est¨¦ listo para unirse a su compa?ero. Despu¨¦s se obtienen de nuevo copias de genes con un solo filamento de ADN de ambos tipos de c¨¦lulas, pero esta vez se une un tinte de color rojo a todos los genes de c¨¦lulas cancer¨ªgenas y un tinte azul a los de las c¨¦lulas normales.

Genes rojos y azules

La mayor¨ªa de las cuentas, cuando se exponen a los genes coloreados, atraen tanto a las versiones rojas como a las azules. Pero algunas cuentas capturan s¨®lo genes rojos, que son los expresados s¨®lo en las c¨¦lulas cancerosas, y unas cuantas s¨®lo atraen genes azules, de los que carecen las c¨¦lulas cancerosas.

Aunque tambi¨¦n se pueden utilizar chips de genes existentes para rastrear la expresi¨®n de los genes, es necesario conocer por adelantado la secuencia del ADN de los genes que se quieren estudiar. El m¨¦todo de Brenner no depende del conocimiento de la estructura g¨¦nica, sino que captura casi todos los genes activos de los aproximadamente 30.000 que tiene una c¨¦lula. El mismo m¨¦todo se puede aplicar a la b¨²squeda de genes defectuosos que contribuyen a una enfermedad. El m¨¦todo convencional, basado en la b¨²squeda de PNS (polimorfismos de un solo nucle¨®tido), requiere la identificaci¨®n de 100.000 PNS a lo largo del genoma humano, una tarea extremadamente costosa. El m¨¦todo de las cuentas se centra directamente en los genes que difieren entre la poblaci¨®n 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 m¨¦todo 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 m¨¦todo depende de adaptadores que se unen a una secuencia espec¨ªfica 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 c¨¢mara. 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