Esta tecnología se aplica en diagnósticos de enfermedades, diseño de fármacos y procesos genómicos

El microarray llegó a México

Jalil Saab

Sin duda, las disciplinas con más trascendentales e inimaginables avances en los últimos 50 años son la electrónica y la biología; la primera se concreta en la computación y la segunda en la genómica. La combinación de ambas no puede ser sino sorprendente, por más que se diga que nuestra generación ha perdido la capacidad de asombro.

A manera de retrospectiva tenemos que hace siglo y medio las investigaciones de Gregor Mendel dieron lugar al concepto de gene, como la instancia en la que reside la información de carácteres hereditarios específicos. En 1944, Avery, McCleod y McCarty demostraron que la información genética de los seres vivos radica en una macromolécula llamada ácido desoxirribonucleico (ADN). Un lustro después, Watson y Crick descubren la doble hélice del ADN. Luego vino el entender cómo se reproduce el ADN y cómo la información genética localizada en regiones específicas del ADN, los genes, permite la síntesis de proteínas. Con todo lo anterior se desarrollaron técnicas poderosas como la ingeniería genética (ADN recombinante), las técnicas que permitieron determinar la secuencia nucleotídica de todo el material genético de un organismo (genoma), y la amplificación de fragmentos de material genético (Reacción en Cadena de Polimerasa o PCR) que permite generar millones de copias idénticas a un fragmento original de ADN.

El proteoma de un organismo es el conjunto de todas las proteínas que puede sintetizar. Las bacterias, que tienen entre 3 mily 5 mil genes en su genoma, son capaces de sintetizar, más o menos, la misma cantidad de proteínas diferentes; el genoma humano con cerca de 40 mil genes podría codificar para un proteoma con más de 100 mil proteínas. Esto nos ilustra sobre la enorme complejidad que involucra el relacionar genes con sus ARN, proteínas y, finalmente, con sus funciones.

Los métodos tradicionales en la biología molecular, generalmente, han trabajado con base en un experimento por cada gene: ciertas moléculas biológicas, como los ácidos nucleicos, pueden reconocerse unas a otras y formar uniones estables (hibridación), lo que permite identificar secuencias específicas de ADN o ARN entre miles; el rendimiento es limitado y lento, la "visualización" global de la función del gene es difícil de obtener. En años recientes, una nueva tecnología, la llamada "microarreglos de ADN" (DNA microarray) o "chip de ADN" ha causado un gran interés entre los científicos de las áreas bioquímicas y genómicas. Esta novedosa tecnología promete monitorear todo un genoma en un solo "chip" (laminilla), de tal manera que los investigadores pueden tener un mejor panorama de la expresión y, eventualmente inferir las interacciones entre miles de genes en forma simultánea.

Un "microarray" o microarreglo es una preparación ordenada de hasta 100 X 100 gotitas o puntos muy pequeños de muestras de ADN en una laminilla de cristal (portaobjetos de microscopio). Cada punto puede ser un gene distinto y el conjunto de ellos sería un "chip". Estos "chips" se analizan añadiendo una copia complementaria de la población total de ARN mensajero convertida a ácido desoxirribonucleico (ADNc o "ADN copia"), permitiendo que se hibride con los ADNs del "chip". El ADNc está marcado con sustancias con propiedades fluorescentes que pueden ser visualizadas en un lector computarizado que mide la fluorescencia relativa de los puntos arriba mencionados. Cada chip puede hibridarse con más de una muestra de ADNc obtenida a partir de poblaciones de ARN extraídas de diferentes células, tejidos o condiciones fisiológicas de un mismo organismo. Estas poblaciones de ADNc están marcadas con sustancias que emitirán colores diferentes (fluoróforos). Si un gen florece más o menos en el tejido problema que en el de referencia, significa que dicho gene estuvo más o menos activo y que probablemente es importante para el proceso que se está estudiando, por ejemplo, una enfermedad congénita o neurodegenerativa.

Las aplicaciones de esta tecnología son amplísimas: procesos genómicos, diagnóstico de enfermedades, diseño de nuevos fármacos, estudios toxicológicos o investigaciones con impacto en la agricultura y la industria alimentaria, entre otros.

La Coordinación de la Investigación Científica y la Dirección General de Estudios de Posgrado de la Universidad Nacional Autónoma de México han invertido unos 6 millones de pesos para equipar la primera Unidad de Microarreglos del país que acaba de ser inaugurado. Aunque en ella ya se habían realizado pruebas como la efectuada por el doctor Sergio Encarnación, del Centro Internacional de Fijación del Nitrógeno, de la UNAM, estudiando genes de plásmido simbiótico de Rhizobium etli, en los que se analizó la expresión de unos 370 genes a la vez; la capacidad por "chip" es de 10 mil genes por cada centímetro cuadrado de microarreglo.

Dicha Unidad de Microarreglos prestará servicio no sólo a investigadores y estudiantes de posgrado de la propia UNAM, sino que está proyectada para ofrecer su equipo y servicios (impresión de "chips", lectura de datos, amplificación y purificación automatizada de colecciones genómicas) a investigadores de otras instituciones nacionales y extranjeras, empresas industriales, centros hospitalarios, etc. No hay duda que el siglo XXI será el siglo de las ciencias genómicas y la biotecnología.

El autor es jefe de la Unidad de Docencia del Instituto de Biotecnología de la UNAM