El creciente desarrollo de la ciencia trae consigo la aparición de nuevas disciplinas, y muchas de ellas provenientes de la fusión de algunas ciencias ya existentes. Estas nuevas áreas de estudio hacen uso de equipos sumamente sofisticados, los cuales producen, a su vez, nuevas estructuras de datos.

Hoy de forma especial, responderé a las dudas de nuestros clientes y la siguiente semana seguiremos hablando sobre la genómica en la agricultura. Bien pues, la pregunta era saber sobre las técnicas de hibridación y la tecnología necesaria para aplicarlas.

Primero hablemos de la hibridación, esta es la construcción artificial de ácidos nucleicos bicatenarios a partir de dos monocatenarios usando la complementariedad de bases, es decir, es un proceso de unión de dos cadenas complementarias de ADN, ARN o de ambas para formar una molécula de ácido nucleico de doble cadena. Este método es muy versátil ya que nos permite estudiar el grado de relación genética entre dos ácidos nucleicos, además, nos permite detectar los fragmentos de ADN que son complementarios a fragmentos monocatenarios de secuencia conocida (también conocidas como sondas). Finalmente observaremos que la calidad en la unión de las cadenas de ácidos nucleicos en el proceso de hibridación, viene determinada por moduladores que imponen una mayor o menor exigencia de perfección o “astringencia”. Estos moduladores, ya muy conocidos, son la temperatura, pH y los productos químicos que utilicemos para la estabilización de este.

Bien, ahora pasemos a lo que nos interesa las técnicas basadas en la hibridación, específicamente en la de microarrays. ¿Qué es lo que hace especial la técnica microarrays?, y ¿cómo esta se diferencia de las técnicas de Blotting (Southern y Northern blot), Hibridacion genómica comparada (CGH), e Hibridación in situ?

Debemos tener en cuenta que la tecnología de microarreglos es una herramienta poderosa en el campo de la investigación biomédica, debido a que permite analizar diferentes tipos de muestras biológicas (tejidos, proteínas y material genético) y miles de moléculas de manera simultánea por ensayo, a diferencia de lo que ocurre con otras técnicas de biología molecular tales como; RT-PCR, PCR, Western blot, Northern blot, Southern blot mencionadas anteriormente, en las cuales sólo se pueden analizar un número limitado de moléculas por ensayo. La versatilidad de la técnica de microarrays permite utilizarla en estudios de dosis-respuesta, para establecer perfiles de expresión diferencial de genes en condiciones experimentales distintas (enfermedades, tratamientos, etc.), en el análisis de polimorfismos, presencia de metilaciones, mutaciones puntuales, identificación de blancos terapéuticos, etc. De forma resumida, estamos hablando que el resultado que obtenemos al usar esta técnica es una “fotografía” del estado de expresión del ADN o ARN de los genes de la muestra. Por lo tanto podemos decir que es un método de screening masivo para detectar aquellos genes que se sobre- o infraexpresan en una muestra.

Este tipo de ensayos proporcionan información muy valiosa en diferentes campos de la investigación por ejemplo:

• Para la detección de mecanismos o vías estimulados o reprimidos en el metabolismo celular.
• Detección de marcadores tumorales útiles para el diagnóstico y clasificación de las neoplasias.
• Detección de dianas terapéuticas
• Así como detección de patógenos y enfermedades en productos alimenticios, mejoramiento de actividades agrícolas, estas entre otras miles de aplicaciones.

La tecnología para realizar este tipos de estudios, la tecnología que te ofrecemos es Illumina la más avanzada y completa a nivel mundial. Para el caso de microarrays el equipo adecuado es el iScan System; es una imagen óptica de sobremesa de alta resolución, fácil de usar, basada en láser, sistema que puede escanear y recopilar rápidamente grandes volúmenes de datos del análisis de ADN de Illumina y el análisis de ARN BeadChips de alta densidad. Este equipo nos da las ventajas de:

• Calidad de datos confiable
• Adopción global generalizada, fomento de la colaboración y aceleración de la investigación.
• Detección de alteraciones cromosómicas y variación del número de copias (CNV)
• Flujo de trabajo escalable para estudios grandes, incluida la genotipificación a escala poblacional
• Integración con sistemas de secuenciación de Illumina para análisis multi-ómicos.
• Contenido flexible
• Herramientas incorporadas de gestión de laboratorio, seguimiento y trazabilidad

Ahora bien, siguiendo firmemente los valores de innovación y pasión por aprender de Analitek, debo decirte que no solo te quedes con la tecnología de microarrays, ya que existe la Secuenciación de nueva Generación (SNG). 

Mediante la tecnología de secuenciación  de ARN (RNA-Seq) permite un análisis rápido y una investigación profunda del transcriptoma, para cualquier especie. Este enfoque ofrece una serie de ventajas en comparación con el análisis de microarrays. ¿Qué beneficios nos da la secuenciación? Bien pues nos da la capacidad para

• Detectar transcripciones novedosas: a diferencia de las matrices, la tecnología RNA-Seq no requiere sondas específicas de especie o transcripción. 
• Puede detectar nuevas transcripciones, fusiones de genes, variantes de un solo nucleótido, indeles (pequeñas inserciones y deleciones) y otros cambios previamente desconocidos que los arreglos no pueden detectar.
• Así como un rango dinámico más amplio ya que con la tecnología de hibridación de matrices, la medición de la expresión génica está limitada por el fondo en el extremo inferior y la saturación de la señal en el extremo superior. La tecnología RNA-Seq produce conteos de lectura de secuenciación digital discreta, y puede cuantificar la expresión en un rango dinámico mayor (> 10.5 para RNA-Seq vs 10.3 para matrices).
• Nos da también mayor especificidad y sensibilidad en comparación con los microarrays, ya que, la tecnología RNA-Seq puede detectar un mayor porcentaje de genes expresados diferencialmente, especialmente en genes con baja expresión.
• También, para la detección simple de transcripciones raras y de baja abundancia, la  profundidad de la cobertura de la secuenciación se puede aumentar fácilmente para detectar transcripciones raras, transcripciones individuales por célula o genes débilmente expresados.

Nos hemos pasado un poco de texto y aun así falta un poco más que explicar, pero no se preocupen a mayor duda más respuesta, contáctenos personalmente para responder de forma más concreta a cualquiera de sus dudas. Síguenos mandando tus preguntas, ¿de que te gustaría que habláramos?, no olvides suscribirte a nuestro blog.

Recuerda que el desarrollo de nuevas plataformas, la aplicación de nuevas tecnologías de detección y la implementación y mejora de las ya existentes, ofrecen un panorama muy alentador en el desarrollo de una técnica que puede ofrecer mayor sensibilidad en estudios a nivel de genoma. Sin embargo la cuestión seria ¿Qué me falta para entrar a este panorama alentador de desarrollo? Bien contáctanos te asesoraremos para que con éxito logres cada uno de tus proyectos, porque en Analitek…

Tu éxito es nuestra pasión

Referencias

• https://www.illumina.com/content/dam/illumina-marketing/documents/icommunity/article_2011_12_ea_rna-seq.pdf
• Genechip Expression Analysis. Data Analysis Fundamentals. 
• Genoma España. Microarrays y Biochips de ADN.
• Irizarry, R., Hobbs, B., et al. Exploration, normalization, and summaries of high density oligonucliotide array probe level data.
• Biostatistics, in press. Bolstad,B., Irizarry, R., Ǻstrand, M., and Speed, T. (2002) 
• A comparison of normalization methods for high density oligonucleotide array data based on variance and bias’. Bioinformatics Bolstad,B. (2001) ‘
• Probe level quantile normalization of high density oligonucleotide array data’. http://www.stat.berkely.edu/~bolstad/
• E. Lleonart, R. Sánchez, P. Matrín-Duque, S. Ramóm y Cajal. Técnicas de hibridación, clonación y secuenciación de ácidos nucleicos en el diagnóstico anatomopatológico. http://www.conganat.org/seap/revista/v30-n3/13.pdf (Fecha de consulta 14/10/2018)
• https://www.illumina.com/science/technology/next-generation-sequencing/microarray-rna-seq-comparison.html
• https://www.illumina.com/techniques/microarrays.html
• http://analitek.com/ciencias-de-la-vida/
• http://analitek.com/secuenciacion-de-siguiente-generacion/
• http://analitek.com/microarreglos/