Detección rápida de mutaciones genéticas mediante colorantes

 

Tania García Mendiola, María Ramos Cerro, José María López-Moreno, Félix Pariente y Encarnación Lorenzo.

Departamento de Química Analítica. Facultad de Ciencias. Universidad Autónoma de Madrid.

 

El disponer de métodos para la detección de mutaciones genéticas de forma rápida, sencilla y de bajo coste supone un gran avance en el diagnóstico de las enfermedades asociadas a esas mutaciones. Los biosensores de ADN, y en concreto los biosensores electroquímicos, son uno de estos métodos, como se demuestra en el trabajo realizado en el grupo de investigación “Sensores Químicos y Biosensores” de la Universidad Autónoma de Madrid (www.uam.es/gruposinv/biosens). Esta nueva metodología presenta múltiples ventajas entre las que destacan la sencillez y capacidad de miniaturización.

El desarrollo de los biosensores electroquímicos de ADN requiere la utilización de indicadores del evento de hibridación. Estos son moléculas electroactivas, generalmente pequeñas, que interaccionan de forma muy selectiva con la doble hebra de ADN. Su elección es fundamental en el desarrollo del biosensor, ya que de ella depende la selectividad del mismo. El grupo de la Universidad Autónoma de Madrid ha demostrado que colorantes como la Safranina (SAF) y el Azure A (AA) son excelentes indicadores electroquímicos y ópticos del evento de hibridación, al ser moléculas electroactivas y fluorescentes a la vez. Mediante su utilización se ha desarrollado un biosensor electroquímico que, de forma rápida y sencilla, ha detectado dos de las mutaciones más comunes, la F508del y la Gly542Stop, en el gen regulador de la conductancia transmembrana de la Fibrosis Quística (CFTR), en muestras de ADN extraídas de células sanguíneas de pacientes que sufren la enfermedad (García Mendiola, et al. 2016).

 

Desarrollo del biosensor para la detección de mutaciones genéticas. Imagen cortesía de los autores.

Desarrollo del biosensor para la detección de mutaciones genéticas. Imagen cortesía de los autores.

 

Tal y como se muestra en el esquema, para el desarrollo del biosensor, electrodos de oro desechables se han modificado con secuencias de ADN correspondientes al gen CFTR modificadas en su extremo 3´con un grupo hexa alquil tiol, que constituyen las sondas sensoras. La mutación se detecta por la diferencia en la señal, al compararla con la que proporciona una muestra no mutada. El reconocimiento de la secuencias se realiza sobre la superficie del electrodo por hibridación con las sondas. El evento de hibridación se detecta mediante la intensidad de corriente obtenida, tras la electrolisis de las moléculas del colorante unido a  la doble hélice formada sobre la superficie electródica.

La secuencia no mutada forma una doble hélice perfecta, que interacciona en menor extensión con el colorante que la hebra sencilla y proporciona la señal de referencia. Sin embargo, la secuencia que presenta alguna alteración en cualquiera de sus bases (mutación)  forma, tras la hibridación, una doble hélice distorsionada que interacciona en mayor extensión con el colorante, dando lugar a un aumento considerable en la señal.

El método presenta la selectividad adecuada para detectar mutaciones en distintos genes independientemente de la naturaleza de las mismas, lo que le hace adecuado para aplicarlo a la detección de diferentes mutaciones genéticas  de forma rápida, sencilla y económica.

Referencia: García-Mendiola T, et al. Dyes as bifunctional markers of DNA hybridization on surfaces and mutation detection. Bioelectrochemistry. 2016 Oct;111:115-22. doi: http://dx.doi.org10.1016/j.bioelechem.2016.06.003

 

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