21/Oct/03 ¿Por qué la NASA quiere separar hebras de ADN? Con el auspicio de la NASA, una investigadora está estudiando la manera de separar monofilamentos de ADN y examinarlos uno por uno con el microscopio. (Ciencia@NASA) En una olla de agua hirviendo, los espaguetis forman una enredada maraña. Pero suponga que se quiere observar un espagueti más de cerca. Es fácil. Basta con enrollarlo alrededor del mango de una cuchara de madera y se separará rápidamente. Se podrá examinar con facilidad. La bioingeniera Susan Muller, de la Universidad de Berkeley en California, patrocinada por NASA, quiere hacer lo mismo con el ADN. Cuando los investigadores toman una muestra de ADN para analizarla, esta es casi siempre una maraña de hebras enroscadas, exactamente como los espaguetis de la olla. La analizan cortando los filamentos en porciones, clonando los fragmentos, colocándolos en secuencia y ordenándolos por tamaño, y finalmente, ensamblándolos de nuevo. En pocas palabras, es un proceso largo y complicado. Muller y su colega Eric Shaqfeh están trabajando en un procedimiento más sencillo: una forma de estirar un monofilamento de ADN para ser examinado mediante un microscopio normal de laboratorio. ¿Por qué es esto importante para la NASA? Simplemente porque los astronautas tienen ADN. "En el espacio los astronautas están expuestos a la radiación, y esto puede afectar su ADN", explica Frank Cucinotta del Programa de Salud Espacial y Radiación de la NASA. Especialmente preocupantes son los rayos cósmicos pesados los núcleos energéticos de átomos de hierro, por ejemplo que pueden colisionar con el ADN como pequeños proyectiles atómicos, ocasionado complicadas fracturas denominadas "daño integral del ADN". "Sabemos que las células en la Tierra aún no han evolucionado lo suficiente para lograr la reparación de tal daño", dice. Se necesitan nuevas herramientas de análisis del ADN "para estudiar el problema y encontrar soluciones". Con el fin de desenredar ADN para el estudio, Muller utiliza un flujo de fluido cuidadosamente controlado en un dispositivo de sólo unos pocos milímetros de longitud. Un dispositivo de flujo, con sus diminutos pozos y canales interconectados, se puede diseñar como un aparato sencillo o a la manera de un laberinto. Uno de ellos que tiene forma de cruz, por ejemplo, con el fluido entrando a través de dos de los brazos y saliendo por los dos opuestos, es muy efectivo para estirar el ADN. El dispositivo de Muller es un poco más complicado que esto; no solamente estira el ADN sino que también le permite rotularlo con marcadores fluorescentes y fotografiar los filamentos brillantes.
(Arriba: (A) un microdispositivo de flujo diseñado por A. Deshmukh y colaboradores. El elemento central flota
libremente y puede ser movido por el fluido. (B) los trazos brillantes marcan las rutas del fluido a través del
dispositivo. "El fluido estaba sembrado con microesferas fluorescentes", explica
Muller. Las fotografías de larga
exposición de las esferas se tomaron para revelar los detalles del flujo". ) El ADN utilizado por Muller procede de un virus que infecta bacterias. "Es un ADN muy conocido por los bioingenieros dice. Tiene unos 48.000 pares de bases ( o 48.000 escalones en la escalera del ADN). Bajo condiciones estables, como al estar flotando en una solución, tiene un tamaño de cerca de 7 micrones. Pero si se estira completamente, podría alcanzar unos 22 micrones de longitud": unas 10 veces más larga que una bacteria típica. Para estirar y manipular los frágiles filamentos, una matriz de postes cuidadosamente espaciados interrumpe el flujo. "Si se coloca un bosque de postes en el flujo un pequeño conjunto de obstáculos el ADN circula alrededor de ellos, queda atrapado y se estira como si tratara de desenrollarse de los postes", explica. Tan pronto un filamento se desenrolla, Muller utiliza marcadores fluorescentes que localizan y se adhieren a las áreas de estudio del ADN. El estiramiento hace más fácil a los investigadores localizar el lugar donde se encuentran los marcadores. También permite a los marcadores encontrar sus blancos: cuando el ADN se estira, los marcadores no necesitan penetrar en las marañas de ADN. La protección de los astronautas contra la radiación del espacio profundo es un problema aún sin resolver, y que debe ser solucionado antes de que el espacio pueda ser explorado con seguridad. La mayoría de las soluciones intermedias para el problema tienen como base los escudos o corazas físicas, así como minimizar la exposición del astronauta. El trabajo de Muller sugiere la posibilidad de seleccionar astronautas que sean inherentemente más resistentes. Así como algunos tipos de genes son más propensos a las mutaciones que acarrean problemas como el cáncer de pecho, otros pueden ser afectados más fácilmente por la intensa radiación del espacio profundo. "Se podría utilizar este dispositivo para seleccionar individuos que no tengan un elevado riesgo para estos tipos particulares de mutaciones especula. Se podrían buscar genes concretos, o secuencias concretas dentro de un gen, que tengan una cierta relación con una alta "resistencia a la radiación". En razón a que el método propuesto por Muller es simple, éste podría evolucionar hacia un futuro desarrollo tecnológico: analizadores portátiles de ADN. En largos viajes espaciales, los astronautas podrían llevar uno y analizar así el daño que la radiación podría causar en sus propios genes. Al primer síntoma de algún problema podrían tomar precauciones: evitar paseos espaciales o permanecer el resto de la jornada en lugares de la nave fuertemente resguardados. Los "biocentinelas" del ADN, como Muller les llama, podrían beneficiar a otras personas además de los astronautas. Los dispositivos se podrían utilizar para examinar los genes de cualquier persona para, dice, detectar la tendencia a desarrollar ciertas enfermedades o a reaccionar de alguna forma determinada a un tipo de medicamento. Los investigadores médicos, criminólogos, fabricantes farmacéuticos: a todos ellos les gustaría tener uno. Todo esto, sin embargo, es para el futuro. Entre tanto, dice Muller, "podemos esperar que muchos adelantos en la ciencia básica fundamental serán los resultados de nuestro progreso en la utilización del flujo para manipular moléculas grandes. Aún hay muchos retos para llevar a cabo este trabajo, y muchas preguntas interesantes que pienso vamos a responder a lo largo del camino". Más información:Nota original y links |