Secuenciador de Oxford Nanopore: Portátil y con velocidad vertiginosa.

Si Kary Mullis nos ha proporcionado la PCR, fundamental en el diagnóstico de la Covid, Frederick Sanger ideó la primera técnica de secuenciación de ADN, vital para el desarrollo de vacunas así como para la detección y seguimiento de nuevas variantes. El método desarrollado por Sanger era totalmente manual y conseguía determinar el orden de las cuatro letras del material genético (A,T,C,G) mediante el uso de didesoxiribonucleótidos, que al carecer de hidroxilo en posición 3 provocan la terminación de la cadena en crecimiento una vez que la ADN polimerasa se encuentra con ellos.

Esta técnica de secuenciación es muy lenta y cara, pero por suerte pudo automatizarse utilizando didesoxiribonucleótidos fluorescentes y una columna de electroforesis. Con esta técnica la humanidad comenzó en 1990 una de sus grandes gestas, el Proyecto Genoma Humano, que terminó en 2003 con un coste de 3000 millones de dólares.

Desde entonces ha habido importantes mejoras en la secuenciación de ADN, la de Sanger se conoce como la primera generación de secuenciadores. Hoy estamos en la tercera generación de secuenciadores, capaces según dicen los expertos de secuenciar el genoma humano en 15 minutos por menos de 1000 dólares.

Voy a tratar de dar dos pinceladas sobre uno de estos secuenciadores de tercera generación; el de Oxford Nanopore.

Imaginemos una membrana con un pequeño poro, similar al que tienen las células en su membrana celular. Esta membrana se sumerge en una disolución que contiene una sal, por ejemplo KCl, y a cada lado de la membrana se colocan dos electrodos conectados a una batería. Los cloruros pasarán a través del poro migrando hacia el electrodo positivo, los potasios lo harán en sentido opuesto. Este movimiento de cargas produce una corriente eléctrica del orden de picoamperios que es medida por un amperímetro.

Cuando una molécula atraviesa el nanoporo corta parcialmente el flujo de los iones, marcando el amperímetro una disminución en la intensidad de corriente. Si la molécula que atraviesa el poro es pequeña baja poco la intensidad, si es grande baja mucho, si tapa el nanoporo la intensidad de corriente se anula.

Imaginemos que por este nanoporo pasa una hebra de ADN, como las cuatro bases tienen diferente tamaño, según van atravesando el poro se producen variaciones de la intensidad eléctrica dependiendo de que sea una adenina, timina, citosina o guanina la base que esté atravesando el poro.

Este método permite determinar la secuencia de bases de una hebra de ADN de gran longitud, sin necesidad de cortarla en trozos, la velocidad de secuenciación puede llegar a las 250 bases por segundo y por nanoporo.