La secuenciación a través de nanoporos es
un método para determinar el orden en el que los nucleótidos se organizan en una hebra de ADN/ARN. Un nanoporo es un pequeño agujero del orden de un nanómetro en
su diámetro interno. Los agujeros pueden ser creados por proteínas que perforan
membranas (nanoporos biológicos) o hacerlos materiales sólidos tales como silicona y grafeno. El
método consiste en generar los nanoporos en un medio conductor, al aplicar un voltaje se puede observar una corriente eléctrica producida por la conducción de iones a través del orificio. Si
pasa una base, una hebra entera de ADN u otra molécula por el nanoporo, la
magnitud de la corriente varía, lo que permite al pasar una hebra de ADN
determinar la secuencia de los nucleóticos.
El
ADN puede atravesar un nanoporo por varias razones. Por ejemplo, por medio de
la electroforesis el ADN puede ser atraído hacia el nanoporo y
eventualmente pasar a través del mismo. Enzimas unidas
al nanoporo pueden también guiar el ADN hacia dentro. El tamaño del orificio fuerza a
que el ADN que pasa a través de él sea leído base por base. De esta forma, a
medida que pasa alguna de las cuatro bases nitrogenadas,
la corriente eléctrica varía, permitiendo la lectura de la hebra de ADN. Si
bien el método se comenzó a desarrollar desde 1995, es en el artículo Continuous base
identification for single-molecule nanopore DNA sequencing,
publicado en Nature Nanotechnology
(2009), realizado por
investigadores de las universidad de Oxford,
el que sienta las bases de la empresa Oxford Nanopore;
empresa que en la actualidad comercializa un secuenciador portátil “de
bolsillo” en tiempo real (MinIon). El secuenciador lo utilizó la comunidad para la secuenciación rápida (7
horas, incluyendo el tiempo de la PCR) en situaciones de brotes múltiples,
incluyendo Zika, Ébola, Fiebre Amarilla, Gripe Porcina y una variedad de otros patógenos. Esta
experiencia ha respaldado el rápido despliegue de la secuenciación por
nanoporos para el brote actual
del COVID-19. En
la actualidad alrededor de 30 países están
utilizando la secuenciación de nanoporos para COVID-19 y otros 40 países se
están preparando para hacerlo. Los datos del genoma viral generados
prospectivamente durante los brotes pueden ayudar a proporcionar información
sobre la relación con otros virus, el modo y el ritmo de la evolución, la
propagación geográfica y la adaptación a los huéspedes humanos. Esta
información puede usarse para ayudar en investigaciones epidemiológicas,
particularmente cuando se combina con otros tipos de datos (por ejemplo,
recuentos de casos). La red ARTIC está poniendo a disposición un conjunto de
materiales para ayudar a los grupos a secuenciar el virus, incluido un conjunto
de cebadores, protocolos de laboratorio, tutoriales y conjuntos de datos. Estos
se centran principalmente en el uso del secuenciador de nanoporos. La
nanotecnología abre el camino a secuenciadores económicos, rápidos y
portátiles.
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