Investigadores de la Universidad de Toronto han desarrollado un innovador método que utiliza la secuenciación de ADN para medir metabolitos, lo que permite un análisis rápido y preciso de compuestos biológicos esenciales como azúcares, vitaminas y hormonas. Este avance podría transformar el campo de la biotecnología y los diagnósticos médicos.
Una nueva plataforma para la secuenciación de pequeñas moléculas
La nueva plataforma, conocida como «smol-seq», emplea cortas cadenas de ADN denominadas aptámeros, diseñadas específicamente para unirse a metabolitos objetivo y portar un código de barras de ADN único. Según June Tan, autora principal del estudio y asociada de investigación en el Donnelly Centre for Cellular and Biomolecular Research de la U de T, la medición de metabolitos es crucial para la salud, pero ha sido un desafío debido a la diversidad de estas moléculas.
El estudio, publicado en la revista Nature Biotechnology, destaca que hasta ahora la espectrometría de masas había sido el estándar de oro para medir niveles de metabolitos, aunque es menos accesible y más lenta que los métodos de secuenciación de ADN. «Queríamos desarrollar un método que detectara metabolitos utilizando la secuenciación de ADN para aprovechar ese increíble poder de análisis», afirma Tan.
El funcionamiento del sistema es bastante ingenioso: cuando un aptámero se une a su metabolito objetivo, su estructura cambia, liberando su código de barras de ADN. Por ejemplo, el aptámero que detecta glucosa libera un código, mientras que el que reconoce el cortisol, una hormona del estrés, libera otro. Esto permite a los investigadores identificar qué aptámeros han encontrado su objetivo simplemente secuenciando los códigos liberados. La cantidad de código liberado es proporcional a la concentración del metabolito en la muestra, lo que facilita la medición de diversas moléculas en una mezcla.
Tan también señala que, aunque los científicos han utilizado aptámeros para medir metabolitos en el pasado, generalmente solo podían medir unos pocos a la vez. «Nos dimos cuenta de que si utilizamos códigos de ADN como etiquetas para los metabolitos, podemos medir cientos o incluso miles de metabolitos simultáneamente», afirma.
Con la plataforma smol-seq ya operativa, el siguiente paso es desarrollar aptámeros para metabolitos con potencial biomédico. A medida que se expande la base de datos de aptámeros, se espera que el aprendizaje automático ayude a predecir diseños de aptámeros que se unan a nuevos metabolitos objetivo. Además, el equipo de investigación planea perfeccionar la plataforma para aumentar la precisión en la unión de aptámeros a sus respectivos objetivos, lo que será crucial a medida que se amplíen los metabolitos que se pueden estudiar.
Andrew Fraser, investigador principal del estudio y profesor de genética molecular en la Facultad de Medicina Temerty de la U de T, destaca que «la secuenciación de ADN es millones de veces más rápida que hace 20 años, y queríamos aprovechar ese poder para la detección de metabolitos». El desarrollo de smol-seq podría revolucionar el diagnóstico y la biotecnología al hacer que la detección de metabolitos sea tan fácil y rápida como la secuenciación de ADN.
