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(noticias nanowerk) El experto en nanotecnología de SMU, MinJun Kim, ayudó a un equipo de investigadores de la Universidad de Texas en Austin a desarrollar un método más rentable para detectar la digestión con nucleasas, uno de los pasos cruciales en muchas aplicaciones de detección de ácidos nucleicos, como las utilizadas para identificar COVID-19. 19.
Las tesis centrales
- Un nuevo método basado en nanomateriales reduce significativamente el coste de detección de ácidos nucleicos.
- Este enfoque proporciona una alternativa rentable a las sondas FRET tradicionales utilizadas en la identificación de patógenos.
- Los reporteros Subak cambian de color tras la digestión con nucleasa, lo que simplifica el proceso de detección.
- La innovación tiene como objetivo hacer que las pruebas de enfermedades como COVID-19 sean más accesibles y asequibles.
- Se están realizando más investigaciones para explorar aplicaciones más amplias de esta tecnología.
Investigación
La detección de ácidos nucleicos es el método más importante para identificar patógenos que causan enfermedades infecciosas. Dado que millones de pruebas de PCR se realizan diariamente en todo el mundo durante la pandemia de COVID-19, es importante reducir el costo de estas pruebas.
Un estudio publicado en la revista Nanotecnología de la naturaleza (“Un reportero de ADN sin FRET que cambia el color fluorescente tras la digestión con nucleasa”) muestra que esta herramienta de bajo costo llamada Subak puede detectar eficazmente cuándo se ha producido la digestión con nucleasa, es decir, cuando una enzima llamada nucleasa descompone los ácidos nucleicos. como el ADN o el ARN, en fragmentos más pequeños.
El método tradicional para identificar la actividad nucleasa, la sonda de transferencia de energía por resonancia de fluorescencia (FRET), cuesta 62 veces más producir que el reportero de Subak.
«Subak Reporter es menos costoso y más simple que los sistemas basados en FRET y proporciona un método alternativo para detectar la actividad nucleasa», dijo Kim, presidente de Robert C. Womack en la Escuela de Ingeniería Lyle de SMU e investigador principal del Laboratorio BAST. «Muchos métodos de detección de ácidos nucleicos, como la PCR y DETECTR hoy en día, todavía se basan en el uso de sondas FRET en sus pasos finales».
A diferencia de la PCR, DETECTR (DNA Endonuclease-Targeted CRISPR Trans Reporter) es un ensayo o prueba más simple que se basa en la nucleasa CRISPR-Cas para la detección de ADN patógeno. Kim y los investigadores de UT Austin reemplazaron con éxito la sonda FRET en el ensayo DETECTR por el reportero Subak, lo que redujo significativamente los costos del ensayo.
Los reporteros Subak se basan en una clase especial de los llamados nanoclusters de plata fluorescentes. Consisten en 13 átomos de plata enrollados alrededor de una corta hebra de ADN, un nanomaterial compuesto orgánico/inorgánico que es demasiado pequeño para ser visible a simple vista y tiene un tamaño de 1 a 3 nanómetros (una milmillonésima parte de un metro).
Los nanomateriales en esta escala de longitud pueden ser muy luminiscentes, como los puntos cuánticos, y tener diferentes colores. Los nanomateriales fluorescentes han encontrado aplicaciones en pantallas de televisión y biosensores, como en el reportero de Subak.
El investigador principal Tim Yeh, profesor asociado de ingeniería biomédica en la Escuela de Ingeniería Cockrell de UT Austin, y su equipo programaron a los reporteros Subak para que emitieran un color diferente cuando eran digeridos por nucleasas.
«Estos nanoclusters de plata con plantillas de ADN inicialmente emiten fluorescencia verde, pero experimentan un cambio de color notable a rojo brillante cuando el ADN es fragmentado por nucleasas», dijo Kim. “El cambio de color de los reporteros de Subak es claramente visible bajo una lámpara ultravioleta”, incluso si el dispositivo real es pequeño.
A los periodistas de Subak les cuesta sólo 1 dólar producir cada nanomolécula. Por el contrario, FRET, que requiere el uso de diferentes tintes fluorescentes que requieren más producción para producir resultados, cuesta 62 dólares por nanomolécula para producir, dijo Kim.
Kim y Madhav L. Ghimire, becario postdoctoral del decano de SMU en la Escuela Moody de Estudios Avanzados y de Graduado de SMU, trabajaron con Yeh para optimizar y caracterizar los nanoclusters de plata de ADN/AgNC. Esto incluyó aumentar la intensidad de la fluorescencia verde y roja antes y después de la fragmentación mediante nucleasas.
La caracterización incluyó la confirmación del tamaño, la estructura y la estabilidad de los nanoclusters en entornos específicos.
«La optimización de estos detectores de bajo costo es esencial para monitorear sus propiedades de fluorescencia, garantizar la estabilidad de los nanoclusters, controlar el tamaño y la estructura y, lo más importante, mejorar su sensibilidad y selectividad en diferentes condiciones ambientales, haciéndolos más confiables para fines de detección», dice Ghimire. dicho.
Además de seguir probando al reportero Subak para la digestión con nucleasas, el equipo también quiere investigar si puede ser una sonda para otros objetivos biológicos.
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