Investigadores del Centro de Regulación Genómica (CRG) de Barcelona han desarrollado un nuevo método, el Nano-tRNAseq, para medir la abundancia y las modificaciones de las moléculas ARNt en un solo paso. Tal y como ha informado la revisa ‘Nature Biotechnology’, gracias a este nuevo procedimiento se podrán detectar y pronosticar distintas enfermedades, entre las que se incluye el cáncer.
El estudio cuenta con la financiación del Ministerio de Economía, Industria y Competitividad y una subvención del programa ‘ERC Starting Grant’ del Consejo Europeo de Investigación. Entre los colaboradores también se encuentran el Instituto de Investigación Biomédica (IRB Barcelona) de Barcelona y el CNRS-Université de Lorraine en Nancy (Francia).
FUNCIONAMIENTO DEL NANO-TRNASEQ
Para entender cómo funciona el método ideado por los científicos del CRG, primero tenemos que comprender cómo trabaja el cuerpo humano, que está conformado por moléculas de ácido ribunocleico (ARN) presentes en todas las células del organismo. Las células modifican las moléculas de ARN en un procedimiento natural para mejorar su estabilidad estructural y su función vital, pero cuando este proceso no se desarrolla bien, es cuando surgen las complicaciones para la salud y la posible proliferación de enfermedades.
Existen diferentes tipos de moléculas de ARN. Uno de estos tipos es el ARNt (de transferencia), que cumple con la síntesis de proteínas para garantizar su correcto funcionamiento. Cuando se produce una mala desregulación de las modificaciones de ARNt se crean proteínas defectuosas e incompletas, que llevan asociadas diversos tipos de enfermedades como las neurodegenerativas, metabólicas o autoinmunes.
Las técnicas actuales para la medición de las moléculas de ARNt incluían la secuenciación de última generación o la espectrometría de masas
De esta manera, las moléculas de ARNt aportan mucha información, pudiendo actuar como biomarcadores de determinadas enfermedades para algunos tipos de cáncer y otras afecciones de las que no hay síntomas específicos. Pero hasta ahora, estas moléculas no se habían podido explorar de una manera tan eficiente por la falta de métodos para extraer todos los datos que arrojan de forma cuantitativa.
Las técnicas actuales para la medición de las moléculas de ARNt incluían la secuenciación de última generación o la espectrometría de masas, incapaces de detectar las modificaciones y la ubicación exacta de la desregulación. Aunque son pruebas poco invasivas, sí que presentaban limitaciones en el diagnóstico.
El procedimiento Nano-tRNAseq se basa en la secuenciación de nanoporos, una tecnología que puede secuenciar las moléculas de ARN directamente pasándolas a través de un pequeño poro. Cada uno de los nucleótidos que componen una molécula de ARN tiene un tamaño y una forma ligeramente diferente, que se refleja en un cambio en la corriente eléctrica que se genera cuando cada nucleótido pasa a través del poro. La técnica desarrollada por el CRG identifica cualquier modificación en esta corriente, tanto alteraciones como abundancias de forma simultánea.
RESULTADOS EN UN MENOR RATIO DE TIEMPO
Para realizar la prueba científica, el equipo de investigadores ha estudiado las modificaciones de ARNt en muestras tomadas de células de levadura expuestas a diferentes condiciones ambientales. Morghan C. Lucas, estudiante de doctorado en el CRG y primera autora del estudio, señala que es la primera vez que se logra este estudio simultáneo de las moléculas de ARNt, que además ofrece un “método rápido, rentable, de alto rendimiento y con una resolución a nivel molecular”.
La investigadora también destaca que es un procedimiento mucho más económico que las técnicas empleadas hasta el momento, ofreciendo resultados en un par de días: “Antes dependeríamos de dos métodos separados que son menos informativos y llevarían semanas y costarían miles de euros para obtener resultados”, explica. Además, adelanta que en un futuro estos resultados podrían obtenerse incluso en un par de horas.
Nano-tRNAseq allana el camino para el desarrollo de un método simple, barato y altamente preciso
Las máquinas secuenciadoras utilizadas en el método Nano-tRNAseq son mucho más ligeras y pequeñas que las empleadas actualmente. Adicionalmente, funcionan con un portátil y batería externa, así que son fáciles de llevar y usar en cualquier centro o contexto. Sin embrago, estos dispositivos aún presentan ciertas limitaciones para los estudios en seres humanos, como la incapacidad de predecir qué modificación de ARNt está alterada en una muestra determinada si no a menos se han identificado previamente mediante otros métodos experimentales.
Usadas junto a otras pruebas en paralelo, las máquinas secuenciadoras de nanoporos en el futuro sí que se podrán usar para identificar las modificaciones de secuencias de ARNt asociadas a determinadas enfermedades. La Dra.Eva Novoa, la otra autora principal del estudio e investigadora del CRG, señala que “Nano-tRNAseq es una tecnología de prueba de concepto que allana el camino para el desarrollo de un método simple, barato y altamente preciso que puede cuantificar estas moléculas de manera no invasiva”.
El equipo de investigadores de Novoa y Lucas, integrado también por Leszek P. Pryszcz, coautor y estudiante del CRG, va a seguir desarrollando esta tecnología apoyándose en la inteligencia artificial para lograr identificar alteraciones en las secuencias de ARNt en menos de 3 horas y con un precio no superior a los 50 euros.