Cuando me enteré hace unas semanas de que tenía que escribir la entrada de un blog, la verdad es que pensé que ya tenía prácticamente el trabajo hecho. Llevaba unas semanas leyendo sobre microarrays (o chips de DNA) y mi fascinación por ellos no hacía más que aumentar. Quién me iba a decir a mí que se me iba a caer el mundo encima cuando me enteré de que ¡los microarrays habían muerto!
Aunque no adelantemos acontecimientos y aclaremos un poco qué es esto de los chips de DNA.
Chip de DNA
Un microarray convencional es una superficie sólida (que puede estar compuesta de vidrio o plástico), a la que se le unen una colección de fragmentos de DNA del genoma de un organismo. Así, tendremos un chip en el que cada gen del organismo está presente en una zona concreta de la superficie. Pues bien, ahora cogemos dos muestras de células, una sana y otra enferma (por ejemplo de un tumor) y extraemos el RNA mensajero.
Dogma central de la biologia molecular
Como algunos de vosotros sabreis, este RNA será traducido en proteínas que permitirá a la célula ejecutar multitud de procesos, como por ejemplo la división celular. El punto clave de esta técnica es que las células tumorales tienen una expresión de sus genes distinta a las sanas, produciendo por tanto diferentes RNA.
El siguiente paso es convertir este RNA en un cDNA fluorescente coloreado, verde para el de las células sanas y rojo para las cancerosas. Cuando añadamos ambos cDNA al chip se unirán los cDNA cuya secuencia sea igual a la que está unida a la superficie del chip.
Por útimo pasamos un laser verde y otro rojo por el microarray y vemos los genes que se expresan en una u otra célula.
Este análisis es realizado por un ordenador a partir de la fotografía del chip.
Verde: sana Amarillo:Expresión en ambas células Rojo:tumor
Podemos ver todo el proceso de una manera más gráfica en la siguiente animación interactiva:
Este método tiene un potencial increible en multitud de áreas:
-Diagnóstico de cáncer (diferentes cánceres expresan distintos tipos de proteínas).
-Identificación de genes característicos de una patología.
-Investigación del comportamiento de un organismo en distintos medios (por ejemplo ver los genes que se activan en ausencia de oxígeno).
-Predicción de respuesta a un tratamiento (comparación tratados/no tratados).
Nuevos jugadores en la partida
Evolución del coste de secuenciación del DNA
Pero como todo, este método también tiene sus problemas. Los principales son la necesidad de conocer de antemano la secuencia del genoma, el alto coste relativo en comparación con otros métodos y la poca reproducibilidad. Es por ello que han aparecido una gran cantidad de métodos de bajo coste que están relegando a los microarrays, las llamadas tecnologías de secuenciación Next-Generation, capaces de secuenciar en el momento de manera paralela millones de moléculas de DNA. Una de las características más sorprendentes es que son los mismos nucleótidos los que tienen unidos marcadores fluorescentes, por lo que emiten luz conforme se van uniendo al DNA. Os dejo un video por si quereis ver el proceso de una de estas técnicas.
http://youtu.be/v8p4ph2MAvI
Más rápidos, más baratos y con mejor reproducibilidad. Esto ha hecho que en los últimos 2 años los microarrays hayan sido prácticamente olvidados en las investigaciones de vanguardia. Pero si esto es así, ¿Por qué os estoy hablando de ellos?
Un prometedor futuro
Pues porque los microarrays aún tienen mucha guerra que dar, sobre todo en uno de los campos con más posibilidades en un futuro no muy lejano: la medicina personalizada.
Imaginad por ejemplo una visita al nutricionista. En lugar de darnos la misma receta que a nuestro vecino, mediante un análisis por microarray se podría conseguir una dieta absolutamente ajustada para nosotros, dependiendo respuesta de nuestras células a la comida. Esto por supuesto no acaba aquí, sino que es válido para cualquier enfermedad que presente variaciones de una persona a otra (cáncer, diabetes, problemas hormonales,…).
Aún queda un largo camino para que la tecnología de los chips de DNA sea accesible y eficiente para el tratamiento médico, pero ya podemos empezar a vislumbrar las señales de una revolución médica más cercana de lo que pensamos.
Referencias:
-Systematic comparison of microarray profiling, real-time PCR, and next-generation sequencing technologies for measuring differential microRNA expression. RNA 2010.16: 991-1006.
-Personalized medicine and development of targeted therapies: the upcoming challenge for diagnostic molecular pathology. A review. Virchows Archiv. Volume 448, Numbre 6, 774-755, DOI:10.1007/s00428-006-0189-2.
-AmpliChip CYP450 Test personlaized medicine has arrived in psychiatry. Expert Review of Molecular Diagnostics. Volume 6, Number 3, May 2006, pp.277-286(10).
-Animación gracias a Davidson College.
simultáneamente de la capacidad de autorrenovación (es decir, producir más células madre) y de originar células hijas comprometidas en determinadas rutas de desarrollo, que se convertirán finalmente por diferenciación en tipos celulares especializados.
