Investigadores de la Universidad de Cambridge han desarrollado un método innovador que utiliza muestras de ARN y nanoporos para diagnosticar rápidamente trastornos neurodegenerativos, mejorando la precisión en la identificación de mutaciones genéticas.
Investigadores de la Universidad de Cambridge han desarrollado una innovadora técnica que promete acelerar el diagnóstico de enfermedades neurodegenerativas mediante la identificación de errores causados por mutaciones en diversos trastornos genéticos, incluyendo formas de distrofia muscular, la enfermedad de Huntington y la esclerosis lateral amiotrófica (ELA).
La técnica se basa en muestras de ARN que son estiradas en formas utilizables y analizadas a través de pequeños agujeros de vidrio conocidos como nanoporos. Este método permite examinar secciones del ARN que han aumentado su longitud más allá de lo normal, lo cual interfiere con el funcionamiento celular y puede desencadenar trastornos conocidos como enfermedades por expansión de repeticiones. Se estima que hasta el 90% de las personas con estas condiciones permanecen sin diagnóstico, lo que subraya la necesidad urgente de pruebas rápidas y asequibles para medir estas expansiones.
El ADN genómico contiene muchas secuencias repetitivas simples, pero en los trastornos por expansión de repeticiones, el tamaño de la expansión influye significativamente en la aparición y gravedad de la enfermedad. Sin embargo, medir estas expansiones ha sido históricamente complicado. Según Gerardo Patiño-Guillén, autor principal del estudio, “el ARN es increíblemente informativo sobre los trastornos que queremos estudiar, pero también es extremadamente frágil y difícil de analizar”. Las técnicas actuales suelen estar diseñadas para ADN, lo que puede resultar en la pérdida de información crucial presente en el ARN.
Tradicionalmente, las mediciones sobre expansiones repetitivas dependen de reacciones en cadena de polimerasa (PCR), un método familiar para muchos debido a su uso durante la pandemia del COVID-19. Sin embargo, PCR puede distorsionar la longitud real del segmento repetido y los métodos más recientes frecuentemente presentan errores al analizar estas secciones. La precisión al medir las expansiones es vital para el diagnóstico, ya que los síntomas pueden depender del tamaño alcanzado por la región repetida.
Por ejemplo, individuos con alrededor de 50 repeticiones en el gen DMPK —umbral para la distrofia miotónica tipo 1— pueden experimentar solo síntomas leves. Un aumento adicional puede incrementar significativamente el riesgo de desarrollar una forma más severa que podría transmitirse a sus descendientes. En el caso del síndrome congénito de hipoventilación central, una diferencia tan pequeña como seis repeticiones puede determinar si un recién nacido tiene control normal sobre su respiración o enfrenta riesgos graves durante el sueño.
Los investigadores colaboraron con colegas de la Universidad de Belgrado para estirar moléculas de ARN en nanostructuras etiquetadas mediante cortos segmentos de ADN. Al pasar estas estructuras a través del nanoporo, se generó una señal eléctrica cuyo patrón correspondía a la forma del ARN y al número de repeticiones presentes. Este método logró una resolución impresionante de solo 18 nucleótidos —los bloques básicos del ARN y ADN— suficiente para distinguir entre secciones saludables y aquellas asociadas con enfermedades.
Patiño-Guillén destaca que esta capacidad para detectar diferencias sutiles con cantidades mínimas de ARN es especialmente relevante dado que frecuentemente se dispone solo de pequeñas muestras clínicas. Aunque los resultados obtenidos son prometedores, los investigadores buscan mejorar su tecnología para escalarla a una plataforma comercial capaz de operar múltiples nanoporos en paralelo; un requisito esencial para generar resultados suficientemente rápidos para diagnósticos rutinarios.
La empresa derivada Cambridge Nucleomics, cofundada por el profesor Ulrich Keyser también del Laboratorio Cavendish, está trabajando en desarrollar este método hacia una plataforma diagnóstica. Si bien esta técnica no reemplazará inmediatamente las pruebas diagnósticas basadas en PCR, podría complementar las tecnologías actuales al ofrecer pruebas rápidas y específicas capaces de medir las expansiones para familias conocidas con trastornos por expansión o para clínicos que necesiten respuestas rápidas.
A largo plazo, Patiño-Guillén ve potencial para utilizar esta metodología en el monitoreo del efecto terapéutico ante tratamientos modificadores esperados para estos trastornos neurodegenerativos en los próximos años. “Contamos con una sólida plataforma molecular”, afirma Patiño-Guillén. “Estamos seguros acerca de lo que puede hacer con muestras controladas; el siguiente desafío es demostrar su eficacia con material clínico”.
Referencia:
Gerardo Patino Guillen et al. ‘Quantificación de repeticiones tandem asociadas a enfermedades mediante detección por nanoporo. Nature Communications (2026) DOI: 10.1038/s41467-026-72819-5
El método de 'origami' consiste en estirar muestras de ARN en formas utilizables y pasarlas a través de nanoporos para analizar secciones de ARN que han crecido más allá de su longitud normal. Esto permite identificar errores causados por mutaciones asociadas a trastornos genéticos, acelerando así el diagnóstico preciso de enfermedades como la distrofia muscular y la esclerosis lateral amiotrófica (ALS).
Medir las expansiones repetitivas es crucial porque la gravedad y la aparición de los síntomas pueden depender del tamaño de estas expansiones. Por ejemplo, un pequeño aumento en el número de repeticiones puede cambiar significativamente el riesgo de desarrollar formas más severas de una enfermedad.
A diferencia de las técnicas actuales como la PCR, que pueden distorsionar la longitud real de las secciones repetidas, el método de 'origami' logra una resolución suficiente para diferenciar entre secciones sanas y asociadas a enfermedades, utilizando cantidades mínimas de ARN, lo cual es especialmente útil en entornos clínicos donde las muestras pueden ser limitadas.
Los investigadores esperan mejorar su tecnología para escalarla a una plataforma comercial que permita realizar diagnósticos rápidos y precisos. Aunque no sustituirá inmediatamente a las pruebas basadas en PCR, podría complementar otras tecnologías al ofrecer pruebas rápidas y específicas para familias con trastornos conocidos.