Un equipo de investigación internacional dirigido por la Universidad de Viena ha logrado crear una nueva versión del componente básico del ARN con reactividad química y fotosensibilidad superiores. Esto puede reducir significativamente el tiempo de producción de chips de ARN utilizados en investigaciones médicas y biotecnológicas. La síntesis química de estos chips es ahora dos veces más rápida y siete veces más eficiente. Los resultados del estudio fueron publicados recientemente en la revista Avances en la ciencia.
La aparición y aprobación de productos médicos basados en ARN, como las vacunas de ARNm, durante la pandemia de COVID-19 puso las moléculas de ARN en la mira del público. El ARN (ácido ribonucleico) es un polímero portador de información, un compuesto químico compuesto de subunidades similares, pero con una diversidad estructural y funcional mucho mayor que el ADN. Hace unos 40 años, se desarrolló un método para la síntesis química de ADN y ARN, en el que cualquier secuencia podía ensamblarse a partir de componentes básicos de ADN o ARN utilizando la química de fosforamidita. El ensamblaje de una cadena de ácido nucleico se logra paso a paso utilizando estos componentes químicos especiales (fosforilatos). Cada bloque de construcción lleva “grupos protectores” químicos que previenen reacciones no deseadas y aseguran la formación de un enlace natural en la cadena de ácido nucleico.
Superar el desafío
Este método químico también se utiliza para fabricar microchips (microarrays), donde se pueden sintetizar y analizar simultáneamente millones de secuencias únicas en una superficie sólida del tamaño de una uña. Aunque los microarrays de ADN ya se utilizan ampliamente, adaptar la tecnología a los microarrays de ARN ha resultado difícil debido a la baja estabilidad del ARN.
En 2018, la Universidad de Viena demostró cómo se pueden fabricar chips de ARN de alta densidad mediante fotolitografía: colocando con precisión un haz de luz, se pueden preparar superficies para la fijación del siguiente bloque de construcción mediante una reacción fotoquímica. Aunque este primer informe fue una primicia mundial y sigue siendo indiscutible, el método adolece de largos tiempos de producción, bajos rendimientos y poca estabilidad. Este método ahora se ha mejorado mucho.
Desarrollo de una nueva generación de componentes básicos de ARN
Un equipo del Instituto de Química Inorgánica de la Universidad de Viena, en colaboración con el Instituto Max Mausseron de Biomoléculas de la Universidad de Montpellier (Francia), ha desarrollado una nueva versión del componente básico de ARN con alta reactividad química y fotosensibilidad. Este avance redujo significativamente el tiempo de producción de chips de ARN, haciendo que la síntesis sea dos veces más rápida y siete veces más eficiente. Se pueden utilizar chips de ARN innovadores para detectar millones de ARN candidatos en busca de secuencias valiosas para una amplia gama de aplicaciones.
“La creación de micromatrices de ARN que contienen moléculas de ARN funcionales estaba simplemente fuera de nuestro alcance con nuestra configuración anterior, pero con este proceso mejorado que utiliza grupos protectores propioniloximetilo (Prom), ahora es una realidad”, afirmó Jori Littard, profesor asistente en el Instituto de Química Inorgánica. . .
Como aplicación directa de estos chips de ARN avanzados, la publicación incluye un estudio de los aptámeros de ARN, pequeños oligonucleótidos que se unen específicamente a moléculas diana. En el chip se sintetizaron dos aptámeros “iluminados” que producen fluorescencia después de unirse a un tinte y miles de variantes de estos aptámeros. Un único ensayo de unión es suficiente para obtener datos de todas las variantes simultáneamente, lo que abre el camino a la identificación de aptámeros mejorados con mejores propiedades de diagnóstico.
“Los chips de ARN de alta calidad pueden ser particularmente valiosos en el campo de rápido crecimiento de los diagnósticos moleculares no invasivos. Se buscan de manera crítica aptámeros de ARN nuevos y mejorados, como aquellos que puedan rastrear los niveles hormonales en tiempo real o monitorear directamente otros marcadores biológicos. Por el sudor o la saliva”, dijo Tadija Keki?, candidata a doctorado en el grupo de Jori Litard.
Este trabajo fue apoyado financieramente por una subvención conjunta de la Agence Nationale pour la Recherche/Austrian Science Fund (Programa Internacional FWF I4923).