El innovador instrumento de Subak proporciona una solución asequible para detectar la digestión con nucleasas

Una nueva herramienta podría reducir los costos de diagnóstico de enfermedades infecciosas.

Investigadores biomédicos de la Universidad de Texas en Austin han desarrollado una forma nueva y menos costosa de detectar la digestión con nucleasa, uno de los pasos críticos en muchas aplicaciones de detección de ácidos nucleicos, como las utilizadas para identificar COVID-19 y otras enfermedades infecciosas.

Un nuevo estudio publicado en la revista Nanotecnología de la naturaleza Esta herramienta de bajo costo, llamada Subak, es eficaz para saber cuándo se produce la escisión del ADN, que ocurre cuando una enzima llamada nucleasa rompe los ácidos nucleicos, como el ADN o el ARN, en partes más pequeñas, explica.

El método tradicional para determinar la actividad nucleasa, la sonda de transferencia de energía por resonancia de fluorescencia (FRET), cuesta 62 veces más que el reportero de Subak.

«Para que los diagnósticos sean más accesibles al público, tenemos que reducir los costos», afirmó Sunwoo Hong, Ph.D. estudiante en el laboratorio de Tim Yeh, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Biomédica de la Escuela de Ingeniería Cockrell, quien dirigió el trabajo. «Cualquier mejora en la detección de ácidos nucleicos fortalecerá nuestra infraestructura de pruebas y facilitará la detección de enfermedades como la COVID-19 a gran escala».

El equipo de investigación, que también incluía a Jennifer Broadbelt, profesora de química en la Facultad de Ciencias Naturales de UT Austin, y Minjoon Kim, profesora de ingeniería mecánica en la Facultad de Ingeniería Lyle de la Universidad Metodista del Sur, reemplazó la sonda FRET tradicional con reportero de Subak en una prueba llamada DETECTR (reportero CRISPR dirigido a la exonucleasa ácida) Al-Nawawi).

Los reporteros de Subak confían en una clase especial de nanomateriales fluorescentes conocidos como nanoclusters de plata. Está formado por 13 átomos de plata envueltos dentro de una corta hebra de ADN. Este nanomaterial compuesto orgánico e inorgánico es demasiado pequeño para ser visto a simple vista y su tamaño oscila entre 1 y 3 nanómetros (una milmillonésima parte de un metro).

Los nanomateriales en esta escala de longitud, como los puntos cuánticos semiconductores, pueden ser muy luminosos y exhibir diferentes colores. Los nanomateriales fluorescentes han encontrado aplicaciones en pantallas de televisión y biosensores, como los reporteros de SUPAC.

Tenemos evidencia muy clara de la espectrometría de masas de que la transformación de Ag₁₃ Al Hayy₁₀ «Confirma el cambio de color de verde a rojo observado en la muestra, luego de la digestión de la plantilla de ADN».

Jennifer Broadbelt es profesora de química en la Facultad de Ciencias Naturales de la Universidad de Texas en Austin.

Los subak reporters, que pueden fabricarse a temperatura ambiente en una reacción en un solo recipiente, cuestan sólo 1 dólar por nanomol. Por el contrario, producir una sonda FRET, que utiliza pasos complejos de etiquetado y extinción del tinte donante, cuesta 62 dólares por nanomol.

«Estos grupos de plata altamente brillantes pueden denominarse puntos cuánticos porque exhiben una fuerte emisión de fluorescencia sintonizable debido al efecto de confinamiento cuántico», dijo Yeh. «Nadie podía ajustar con precisión el tamaño de la matriz (y el color de emisión correspondiente) hasta que mostramos Subak», lo que destaca la innovación de esta investigación.

Además de seguir probando al reportero Subak en relación con la digestión con nucleasas, el equipo también quiere comprobar si podría ser una sonda para otros objetivos biológicos.

Este trabajo cuenta con el apoyo de una subvención de la Fundación Nacional de Ciencias para Yeh y Brodbelt.