Un nuevo enfoque desarrollado por bioquímicos de la Ludwig-Maximilians-Universitat München (LMU) podría ayudar a mejora significativamente las pruebas de diagnosis basadas en los PCR, mediante la utilización de enzimas desencadenas por pulsos de luz.
Las ADN polimerasas y otras enzimas que modifican el ADN son herramientas esenciales en biotecnología y diagnóstico. Son el componente clave para el diagnóstico de COVID-19 por PCR. Por útiles que sean, las enzimas de procesamiento de ADN a menudo tienen defectos importantes. Algunos de ellos muestran una actividad significativa durante la preparación de las muestras, mientras que otros tienen actividades secundarias desagradables. Ambos pueden conducir a la pérdida de especificidad y sensibilidad, que debe evitarse en una prueba de diagnóstico.
El truco reside en bloquear cualquier tipo de actividad enzimática hasta que comience el ensayo. Para las pruebas de diagnóstico basadas en PCR, como la prueba de COVID-19, la solución es el desarrollo de una enzima de arranque en caliente, que no muestra actividad hasta que se alcanza una temperatura de activación.
“El principal inconveniente de estos enfoques de arranque en caliente es que no se pueden usar para enzimas dañadas por el calor. Además, el diseño de una enzima de arranque en caliente es tedioso y el agotador proceso de diseño tiene que repetirse para cada nueva enzima que queremos diseñar”, explica el bioquímico de LMU, Andrés Vera.
Junto con Merve-Zeynep Kesici del grupo del profesor Philip Tinnefeld del Departamento de Química de LMU, Andrés encontró una manera de evitar estos problemas diseñando enzimas de arranque por luz. Sus enzimas de arranque por luz se bloquean hasta que un pulso de luz ultravioleta las reactive.
“Las enzimas controladas por la luz han existido durante bastante tiempo, pero lo que hace que nuestro enfoque sea único es que se puede aplicar a prácticamente cualquier enzima de procesamiento de ADN. En el pasado siempre necesitabas información muy detallada sobre cómo funciona tu enzima y nunca estabas seguro de venir con una forma inteligente de bloquear la enzima y reactivarla con luz”, detalla Vera, líder del proyecto.
Para demostrar su método, los investigadores produjeron cuatro versiones activables por luz de diferentes enzimas de procesamiento de ADN. Entre ellas se encontraba la llamada ADN polimerasa Phi29, una enzima ampliamente utilizada para amplificar genomas enteros pero demasiado sensible al calor para adaptarse a los métodos de arranque en caliente.
Además, el equipo mostró la PCR de arranque por luz y demostró que sus ADN polimerasas eran tan buenas o mejores en comparación con las enzimas comerciales de arranque en caliente para la PCR.
Philip Tinnefeld valora positivamente este nuevo avance: “Esto va a ayudar definitivamente a producir mejores enzimas para uso biotecnológico y de diagnóstico. Además, las actuales máquinas de PCR en tiempo real ya incorporan fuentes de luz y podrían modificarse fácilmente para introducir estas enzimas en el mercado en cualquier momento”.
Imagen de portada: Unsplash
