El genoma del virus de la gripe ha sido completamente secuenciado en su forma de ARN nativo por primera vez. Anteriormente, todos los genomas de la gripe, así como los de otros virus que almacenan su material genético como ARN, se habían determinado copiando la molécula en el ADN. El genoma de la gripe nativa se generó utilizando la tecnología de secuenciación 'nanopore' , que lee las cadenas de ARN a medida que fluyen a través de un pequeño canal molecular.
"Por primera vez, realmente podemos comenzar a ver la naturaleza del genoma en su estado original", dice John Barnes, microbiólogo de los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC) en Atlanta, Georgia, quien dirigió el esfuerzo, descrito en una preimpresión publicada 1 en el servidor bioRxiv el 12 de abril. "Realmente comienza a abrir muchas posibilidades".
Barnes y otros científicos están más interesados en explorar los genomas virales, así como otras formas de ARN en muchos tipos de organismos, incluidos los humanos. Los investigadores quieren investigar adornos químicos misteriosos en las moléculas de ARN que podrían afectar su función en las células, pero han sido difíciles de estudiar. "La verdadera emoción aquí es acerca de las modificaciones del ARN", dice Ewan Birney, bioinformático y codirector del Instituto Europeo de Bioinformática en Hinxton, Reino Unido. Birney dice que el enfoque es "transformativo".
El ARN es químicamente similar a su primo más conocido, el ADN. En los organismos celulares, sirve como intermediario entre los genes y las proteínas codificados por el ADN, y realiza otras tareas en la célula. Pero muchos virus, incluidos los que están detrás de la polio , el Ébola y el resfriado común, almacenan su información genética como ARN, en lugar de ADN. Barnes, jefe del equipo de genómica de influenza de los CDC, dice que nadie había secuenciado el genoma de ARN del virus antes porque parecía casi imposible. Los métodos previos para secuenciar cadenas nativas de ARN implicaban la degradación de una base química, o carta, a la vez, y estas técnicas han cambiado poco desde su invención a fines de la década de 1970 2.. Para compensar, casi todas las 'secuencias de ARN' en su lugar utilizan una enzima viral llamada transcriptasa inversa, que copia el ARN en cadenas de ADN amigables con el secuenciador.
Tiny es poderoso
Los nanopores ofrecen una forma más simple de secuenciar las moléculas de ARN reales, como los genomas virales. La tecnología se basa en aplicar corriente eléctrica a través de un poro molecular a nanoescala , y luego medir las fluctuaciones actuales a medida que el material genético avanza.
En enero, los investigadores de un desarrollador líder de la tecnología, Oxford Nanopore Technologies, con sede en el Reino Unido, secuenciaron directamente ARN utilizando un dispositivo del tamaño de una barra de chocolate llamado MinION 3 . Ese esfuerzo analizó las transcripciones del ARN mensajero, la familia de moléculas de ARN que transmite información del ADN para construir proteínas.
El equipo de Barnes aplicó este método al genoma de la gripe A, que tiene aproximadamente 13,500 letras de ARN largas y está compuesto por ocho segmentos. Barnes dice que el enfoque de su equipo no está listo para el horario de máxima audiencia. Exigía una gran cantidad de virus de la gripe, y para eliminar los errores de secuencia inevitables, los datos en bruto tenían que procesarse muchas veces. Pero la tecnología de nanoporos está avanzando rápidamente, y Barnes espera que con mejoras adicionales, la secuenciación directa de la gripe y otros virus de ARN se convierta en rutina.
En la parte superior de las listas de deseos de él y de otros científicos hay métodos para identificar modificaciones químicas del ARN. Hasta ahora, se han identificado más de 100 , pero los investigadores tienen poca idea de lo que la mayoría de ellos hace, en gran parte porque ha sido imposible estudiarlos sistemáticamente. El equipo de Oxford Nanopore pudo detectar dos modificaciones o etiquetas de ARN comunes. Birney, que es un consultor pagado de la compañía, espera que la tecnología pueda encontrar muchas más, una vez que los algoritmos de aprendizaje automático se utilizan para descubrir las firmas de las etiquetas.
La secuencia de bases modificadas de ARN sería "un gran problema" para el campo, dice Bryan Cullen, un virólogo de la Universidad de Duke en Durham, Carolina del Norte. Su equipo descubrió el año pasado 4 que una etiqueta llamada m 6 A parece alterar la expresión de los genes de la gripe durante la infección en ratones, lo que promueve la replicación viral. Los métodos actuales para detectar tales modificaciones son lentos y costosos, agrega. Stacy Horner, codirectora del Centro de Biología del ARN de Duke, dice que la secuenciación de nanoporas también podría revelar la diversidad oculta en los virus de ARN, que se pierde con otros métodos que combinan tramos mucho más cortos de material genético para generar un genoma.
Aunque los métodos aún no son perfectos, dice Birney, los biólogos todavía están entusiasmados con la posibilidad de poder secuenciar genomas virales completos y otras moléculas de ARN en sus formas naturales. "De repente, tenemos la tecnología para hacer esto. Es increíble ".
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