Avanza IPN en estudio de genoma humano con microarreglos genéticos

MÉXICO D.F., 2 de agosto del 2014.- El Instituto Politécnico Nacional (IPN) trabaja en la producción de microarreglos de expresión génica, técnica de biología molecular enfocada a evaluar de manera paralela entre 20 mil y 30 mil genes en un espacio muy pequeño, lo cual facilita el estudio de diversas enfermedades e incluso permite realizar investigaciones de todo el genoma humano.

Estos estudios permitirán trabajar en un proyecto de obesidad y desnutrición en niños, a fin de evaluar los factores genéticos que intervienen en estas situaciones y cómo algunos genes relacionados ocasionan que el sistema inmunológico esté suprimido.

Al dictar la conferencia “Análisis de expresión de genes por microarreglos”, en la Unidad Politécnica para el Desarrollo y la Competitividad Empresarial (UPDCE), la investigadora del Centro de Nanociencias y Micro y Nanotecnologías (CNMN) del IPN, Haydeé González Martínez, destacó que actualmente existen empresas que comercializan chips de Ácido Desoxirribonucleico (ADN), pero uno de los propósitos de la plataforma de microarreglos que está a su cargo, es producirlos y potenciar con ello la investigación en el área de biología molecular.

Explicó que actualmente se aplican técnicas de biología molecular que únicamente permiten medir los niveles de ADN y de Ácido Ribonucleico (ARN), así como los genes de manera individual, lo cual requiere de mucho tiempo.

Sin embargo, dijo, la perspectiva de la biología molecular está cambiando y ahora la importancia ya no sólo radica en lo que se puede medir, sino en la cantidad de mediciones simultáneas que se pueden realizar.

“Ya no nos interesa medir un solo gen, ahora es mejor medir en forma simultánea grandes volúmenes de genes, es decir, conocer la expresión de 20 mil, 30 mil o hasta 40 mil genes y esto lo podemos hacer por medio de los microarreglos”, detalló.

Refirió que los microarreglos son matrices bidimensionales que permiten inmovilizar material genético como ácidos nucleicos, oligonucleótidos, ADN complementario y algunas otras moléculas como proteínas o anticuerpos. “En un solo microarreglo podemos estudiar todo el genoma humano o cualquier otra especie; el sustrato mide entre uno y 2 centímetros de espesor y de 2.5 a 7.5 centímetros de largo”, precisó.

La investigadora indicó que para que haya una expresión del material genético, se debe llevar a cabo una hibridación, misma que está determinada por la complementariedad de las bases nitrogenadas del ADN como adenina, guanina, timina y citosina. Como ejemplo del apareamiento, dijo que la adenina y timina se enlazan mediante dos puentes de hidrógeno, mientras que la guanina y citosina a través de tres puentes del mismo elemento. Ésa es una característica muy importante del ADN.

“La hibridación es muy importante en esta técnica molecular, porque si no encuentra complementariedad en las cadenas, no es posible realizar este proceso que es básico para los microarreglos”, explicó.

González Martínez señaló que “estos microarreglos nos van a permitir conocer la expresión genética en una sola célula. En una sola célula podremos conocer la expresión genética de 20 mil o 30 mil genes, podemos comparar la expresión genética entre una célula sana y una enferma y también estudiar la expresión génica en diferentes tejidos, no solamente en células sanas y enfermas, sino en diferentes tipos de tejidos; esos microarreglos pueden usarse para células normales y para todo tipo de enfermedades”.

Expuso que para el desarrollo de esta clase de experimentos se requiere de un alto grado de precisión y un paso muy importante en el diseño del experimento es conocer las fuentes de variación y error, es decir, la variación técnica y biológica para llevar a cabo una correcta hibridación, obtener una buena imagen y finalmente poder normalizar los datos obtenidos.

Agregó que en el Centro de Nanociencias y Micro y Nanotecnologías se cuenta con un escáner de microarreglos, el cual se usa para medir la fluorescencia de los ácidos nucleicos (ADN o RNA mensajero), los cuales están marcados y se unen a los microarreglos.

“Dicho escáner hace una lectura y una normalización a través de dos tipos de láseres y un software específico para la captación de datos. El escáner soporta las diapositivas que aseguran una protección contra ozono para evitar la degradación de las muestras, soporta placas estándares de alta densidad”, detalló.

La científica mencionó que una vez que se lleva a cabo la hibridación, el escáner proporciona una intensidad de luz. La expresión se manifiesta con puntos verdes, que indican que no hay expresión o es baja; amarillos que señalan que hay una expresión igual; rojos, que dan cuenta de sobreexpresión, y negros que quieren decir que no hubo hibridación de las muestras.

“Cuando se meten todos los datos en esa base, el sistema nos va a arrojar funciones moleculares, procesos biológicos, componentes celulares y nos muestra el nivel de expresión de todos y cada uno de los 20 mil o 30 mil genes contenidos en el microarreglo”.

El escáner es un sistema de digitalización de hasta 48 diapositivas. La máxima resolución va desde 2, 5, 10 y 40 micras. El proceso se tarda entre 8 y 20 minutos y en ese tiempo comprueba la estructura de cada uno de los puntos, es decir, analiza que su contorno sea regular, que tengan el tamaño adecuado y cuantifica su intensidad con el propósito de evitar falsos positivos.

La especialista del IPN explicó que con los datos que se obtienen se establece el nombre del gen y se conoce el nivel de expresión, pero como es un volumen muy grande de información se utiliza una herramienta bioinformática, que permite conocer distintas funciones moleculares.

El CNMN tiene vínculos con la Escuela Superior de Medicina (ESM) del IPN, específicamente con el doctor Ángel Miliar García, quien estudia la obesidad, “por ello estableceremos colaboración para iniciar el diseño de microarreglos enfocados a niños de entre 8 y 11 años con obesidad”. Del mismo modo harán lo propio con un grupo de especialistas de la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM) que estudian la desnutrición.

La doctora Haydeé González Martínez consideró que la técnica de los microarreglos amplía las perspectivas en el campo de la biología molecular para conocer el origen genético de múltiples afecciones. “Aunque parezca ciencia ficción, va a llegar un momento en que tengamos nuestros propios microarreglos para la población mexicana, hechos a la medida de nuestros genotipos y fenotipos, mismos que son muy particulares en las distintas poblaciones en todo el mundo”, afirmó.

Destacó que con el propósito de garantizar la calidad de los estudios, el CNMN cuenta con cuartos blancos, coordinados por el encargado de la subdirección de micro y nanotecnologías, doctor Miguel Alemán Arce. “Estos cuartos están especialmente diseñados para operar bajo estrictas normas de calidad; en ellos se encuentran equipos prioritarios para los estudios y es indispensable contar con un ambiente inocuo”, agregó.

La científica señaló que el CNMN está enfocado a dar servicios a las empresas y universidades, así como a escuelas politécnicas.