La identificació i quantificació d'ADN se simplifica amb nanopartícules
25/11/2015
En un article publicat a Small, els investigadors han aplicat amb èxit un nou mètode qualitatiu i quantitatiu per a la detecció de seqüències d’ADN característiques del paràsit Leishmania infantum, un cinetoplast freqüent en veterinària que també afecta a humans. El treball s’ha liderat des de l’Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2), un centre de recerca ubicat al Campus Bellaterra de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), i la companyia spin off de la UAB Vetgenomics.
L’estudi l’han coordinat el Prof. ICREA Arben Merkoçi, responsable del Grup ICN2 de Nanobioelectrònica i Biosensors, i el Dr. Alfredo de la Escosura-Muñiz (primer autor de l’article) en col·laboració amb Luis Pires, estudiant de doctorat del mateix Grup. La recerca s’ha fet en col·laboració amb el Prof. Armand Sánchez, la Dr. Olga Francino, la Dr. Laura Altet i Lorena Serrano de Vetgenomics. Els resultats obtinguts formen part de les bioaplicacions definides al Programa Severo Ochoa de l’ICN2 “Dispositius per a aplicacions socials”. Aquest treball s’ha publicat en el marc del Projecte Europeu POC4PETS, coordinat per l’Alma Mater Studiorum – Università di Bologna (Itàlia) i orientat a millorar la velocitat i fiabilitat de les eines veterinàries actuals per al diagnòstic de patògens.
Superant la tècnica clàssica PCR
La Reacció en Cadena de la Polimerasa (PCR) és el mètode estàndard per a identificar la presència d’una seqüència concreta d’ADN en una mostra. La PCR fa servir enzims cel·lulars i dos encebadors, unes seqüències curtes d’ADN que serviran de punt d’inici per a la síntesi de l’ADN copiat. Quan la detecció és positiva, aquesta tècnica produeix milions de còpies de la seqüència problema facilitant-ne la detecció. Aquesta amplificació de l’ADN implica canvis de temperatura molt precisos (termociclació) així com equipament sofisticat i car, unes limitacions que ja han estat superades per una estratègia alternativa anomenada amplificació isotèrmica, que com el seu nom indica es desenvolupa a temperatura constant.
En aquest context, els autors de l’article presenten un nou disseny de l’amplificació isotèrmica que fa servir encebadors marcats amb nanopartícules d’or i microesferes magnètiques. La seqüencia amplificada al final del procés contindrà ambdós marcadors permetent una ràpida purificació i quantificació. Les propietats magnètiques del primer encebador faciliten la purificació/preconcentració de l’ADN amplificat gràcies a mètodes magnètics de separació. D’altra banda, els encebadors marcats amb nanopartícules d’or es poden quantificar de forma senzilla amb mètodes de detecció electrocatalítica. Per tant, l’ús dels encebadors marcats converteix l’amplificació isotèrmica en un mètode de diagnòstic qualitatiu i quantitatiu més ràpid i fàcil d’aplicar.
Nanopartícules per a la detecció de Leishmania i d’altres anàlisis prop del pacient
Aquesta nova estratègia es va aplicar amb èxit en la detecció d’una seqüència d’ADN característica del paràsit Leishmania infantum, un cinetoplast responsable d’una malaltia que afecta a gossos domèstics, gossos salvatges i també a humans. El mètode va resultar sensible i fàcilment reproduïble. A més, l’ADN amplificat de gossos sense Leishmania es va poder discriminar perfectament, demostrant l’especificitat tant del procés d’amplificació com de la detecció electroquímica. De fet, el rendiment del nou mètode és millor que l’obtingut per altres tests per a la detecció de Leishmania, oferint a més una quantificació del nombre de paràsits. Aquesta nova estratègia es podria aplicar en qualsevol diagnòstic basat en tècniques d’amplificació isotèrmica de DNA.
La tecnologia presentada en el present article està en procés de ser patentada (EP14382266.6/P10398EP00 (09/07/14); PCT/EP2015/065742 (09/07/15)).
Sobre POC4PETS
El diagnòstic veterinari és una eina clau per a la prevenció i control de malalties infeccioses en animals. Hi ha una necessitat urgent d’innovar en aquest camp, facilitant que arribin al mercat eines de diagnòstic més específiques, ràpides i eficients. El projecte Europeu del FP7 anomenat Point of Care Diagnostics for rapid and cheap pathogen detection of companion animals (POC4PETS) vol aplicar les noves tecnologies més prometedores al diagnòstic veterinari dels patògens que afecten als animals de companyia.
El Grup ICN2 de Nanobioelectrònica i Biosensors, encapçalat pel Prof. ICREA Arben Merkoçi, és un dels membres del projecte POC4PETS. La seva investigació se centra en el desenvolupament de nous sensors per a la detecció d’ADN, proteïnes o cèl·lules basats en nanotecnologia i nanomaterials. En el marc d’aquest projecte se centren en millorar la competitivitat de la indústria del diagnòstic veterinari identificant-ne les necessitats i fomentant la transferència tecnològica.
Per la seva banda, Vetgenomics és una empresa spin off de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) fundada l’any 2010 i dedicada al diagnòstic molecular per a animals domèstics. La seva activitat de recerca se centra en els camps de la genòmica animal i el diagnòstic genètic veterinari. El seu objectiu és innovar i tenir la flexibilitat que permeti adaptar la tecnologia disponible a les necessitats dels clients, augmentant així el valor afegit dels seus productes i reforçant-se com a un soci preferent en R+D+i.