Análisis de ADN/ARN para astronautas, que también podrá aplicarse en la Tierra

Si la NASA va a enviar astronautas en misiones de años de duración, la agencia necesitará nuevas y mejores herramientas para controlar el estado de salud de los hombres y mujeres a lo largo del camino. Una empresa ha desarrollado una herramienta que podría hacer un diagnóstico completo a largas distancias para la NASA, lo cual además tiene un gran potencial para el avance en la medicina en la Tierra.

Actualmente, investigadores en la Tierra hacen un seguimiento de cosas como el recuento de glóbulos blancos y los niveles de colesterol y de cortisol, conocidos como «biomarcadores», con pruebas que utilizan proteínas especiales llamadas anticuerpos. Sin embargo, los anticuerpos tienen un corta vida útil, de tres a seis meses, y se pueden echar a perder por los altos niveles de radiación en el espacio, haciéndolos poco adecuados para este tipo de misiones.

La investigación de la década de los 90 sugirió una alternativa: cadenas simples de ADN y ARN que pueden plegarse en estructuras tridimensionales y, como anticuerpos, se unen a moléculas específicas. Estas estructuras, llamadas aptámeros, se pueden almacenar a temperatura ambiente sin degradarse y son inmunes a la radiación.

Hay, sin embargo, inconvenientes en la utilización de aptámeros en pruebas de diagnóstico. Por un lado, es un proceso que consume tiempo, complicando el proceso. Además, hasta hace poco los aptámeros no han sido tan buenos como los anticuerpos pegándose a las moléculas objetivo.

ADN y ARN en 3D- National Institute of General Medical Sciences

«No se unen suficientemente bien – no eran lo suficientemente específicos para sus objetivos», explica Mark Shumbera, presidente de AM Biotecnologías LLC, con sede en Houston. «Se necesita añadir ciertas modificaciones químicas a su ADN para que funcionen mejor».

Un proceso de aptámero estándar comienza colocando una molécula objetivo en una solución que sostiene cien trillones de secuencias aleatorias de ARN/ADN. Algunas secuencias se unen bien a la molécula objetivo, mientras que otras no – o se unirán débilmente. Las secuencias de éxito se separan a continuación y se copian a través de una reacción en cadena para crear otra, la solución más refinada, en un proceso que se repite hasta 15 veces.

Esta técnica, llamada Evolución Sistemática de Ligandos mediante Enriquecimiento. Exponencial, o SELEX, a menudo requiere muchas modificaciones químicas para adaptar mejor a los aptámeros para que se unan a las sustancias objetivo. Sin embargo, los científicos están limitados en la cantidad de modificaciones químicas que pueden hacer, en parte debido a que la reacción en cadena «no funciona de manera muy eficiente así», dice Shumbera. «Normalmente, la gente sólo utilizan una, y tal vez dos modificaciones a la vez.»

En parte gracias al Small Business Innovation Research financiado por el Centro Espacial Johnson de la NASA, en 2007 AM Biotecnologías avanzó, el método más rápido simplificado para la creación de aptámeros que se adhieren fuertemente a la molécula objetivo. La compañía llama a estos aptámeros de nueva generación Aptámeros-X.

El nuevo método, más rápido utiliza un proceso patentado para sintetizar una colección de 10 mil millones de secuencias de ADN/ARN, incluyendo secuencias naturales y muy modificadas, en microesferas, que luego se utilizan para desarrollar los aptámeros con una afinidad para las moléculas particulares, tales como los biomarcadores en los que la NASA está interesada. El método basado en esferas elimina las limitaciones anteriores sobre las modificaciones químicas permitidas y simplifica el proceso de fabricación.

«Usted puede tener 50 modificaciones en una secuencia – no hay prácticamente ningún límite», dice Shumbera. «Este método permite que el ADN o ARN sea más diverso químicamente, lo que significa que hay una mejor oportunidad de crear una molécula con una particular alta afinidad y especificidad para el objetivo.»

El proceso ya está en uso por la empresa, que también lo ha hecho disponible en el mercado por lo que cualquier persona puede tomar sus propios aptámeros. El kit es tan simple que cualquier persona con conocimientos básicos de laboratorio de bioquímica lo puede utilizar fácilmente, dice Shumbera. «Tenemos clientes universitarios, nuestros usuarios prototipo, estudiantes de primer año de universidad seleccionan Aptámeros-X utilizando nuestros kits. El proceso basado en cápsulas simplifica la selección de aptámeros enormemente «.

Además de ayudar a diagnosticar enfermedades, los Aptámeros-X también se podrían utilizar para atribuir un medicamento de quimioterapia a un tumor, evitando que otras partes del cuerpo reciban el tratamiento. «Podría ayudar a marcar el comienzo de la próxima gran revolución en cuanto a la forma de diagnosticar y tratar pacientes», dice Shumbera.

Uno de los medicamentos aptámero, Pegaptanib, ya ha conseguido la aprobación de la FDA, y Shumbera cree que las aplicaciones de diagnóstico no se quedan atrás. Él ve un futuro brillante para los aptámeros, especialmente para los usos de la NASA. La agencia está trabajando con otras empresas para crear una plataforma de hardware que pueda realizar el análisis en el espacio, lo que ayudará a diagnosticar y tratar las enfermedades posiblemente mientras que los astronautas se encuentren a miles o millones de millas de la Tierra.