Una nueva tecnología puede clonar miles de genes a la vez y compilar bibliotecas de proteínas a partir de muestras de ADN, lo que podría acelerar la búsqueda de nuevos fármacos.
Descubrir la función de un gen requiere clonar una secuencia de ADN y expresarla. Hasta ahora, esto se hacía gen por gen, lo que generaba un cuello de botella.
«Creemos que la clonación rápida, asequible y de alto rendimiento de proteínas y otros elementos genéticos acelerará enormemente la investigación biológica para descubrir las funciones de las moléculas codificadas por los genomas y seguir el ritmo al que aparecen nuevos datos de secuenciación genómica», afirma Biju Parekkadan, profesor asociado del Departamento de Ingeniería Biomédica de la Universidad Rutgers-New Brunswick.
En un estudio publicado en la revista Nature Biomedical Engineering, los investigadores muestran que su tecnología —las sondas LASSO (oligonucleótido monocatenario de adaptador largo)— puede capturar y clonar miles de fragmentos largos de ADN a la vez.
Como prueba de concepto, los investigadores clonaron más de 3.000 fragmentos de ADN de la bacteria E. coli, que se utiliza habitualmente como organismo modelo y cuyo genoma está secuenciado y catalogado.
«Capturamos alrededor del 95 % de los genes objetivo que nos propusimos capturar, muchos de ellos muy largos en términos de longitud del ADN, algo que antes resultaba difícil», afirma Parekkadan. «Creo que sin duda habrá más mejoras con el tiempo».
Ahora pueden tomar una secuencia genómica (o varias) y crear una biblioteca de proteínas para analizarla con una velocidad, rentabilidad y precisión sin precedentes, lo que permite descubrir rápidamente biomoléculas potencialmente beneficiosas a partir de un genoma.
Al realizar su investigación, resolvieron por casualidad un problema de larga data en el campo de la secuenciación genómica.
En la secuenciación genética de genomas individuales, el método de referencia actual consiste en secuenciar pequeños fragmentos de ADN uno por uno y superponerlos para reconstruir el código genómico completo. Sin embargo, puede ser difícil interpretar las lecturas cortas durante el proceso de superposición, y hasta ahora no había una forma de secuenciar fragmentos largos de ADN de manera dirigida y más eficiente.
Las sondas LASSO permiten precisamente esto: capturar secuencias objetivo de ADN de más de 1.000 pares de bases, mientras que el formato actual captura alrededor de 100 pares de bases.
El equipo también informó de la captura y clonación de la primera biblioteca de proteínas, o conjunto de proteínas, obtenida de una muestra del microbioma humano. Arrojar luz sobre el microbioma humano a nivel molecular es un primer paso para mejorar los esfuerzos de medicina de precisión que afectan a las comunidades microbianas que colonizan el intestino, la piel y los pulmones, añade Parekkadan. La medicina de precisión requiere una comprensión profunda y funcional, a nivel molecular, de los factores que determinan una microbiota saludable y otra que provoca enfermedades.
Actualmente, la industria farmacéutica analiza bibliotecas químicas sintéticas con miles de moléculas para encontrar alguna que pueda tener un efecto medicinal, afirma Parekkadan.
«Nuestra visión es aplicar el mismo enfoque, pero analizar rápidamente moléculas no sintéticas, biológicas o “naturales”, clonadas de genomas humanos o de otros organismos, como plantas, animales y microbios», afirma. «Esto podría transformar el descubrimiento de fármacos farmacéuticos en el descubrimiento de fármacos biofarmacéuticos con mucho más esfuerzo».
La siguiente fase, que ya está en marcha, consiste en mejorar el proceso de clonación, crear bibliotecas y descubrir proteínas terapéuticas presentes en nuestros genomas, afirma Parekkadan.
