¿Cómo funciona ONT?
- ONT se basa en un principio completamente diferente al de las tecnologías PacBio e Illumina, ya que no utiliza ADN polimerasas en sus instrumentos.
- ONT utiliza otro tipo de proteína natural, la proteína formadora de poros α-hemolisina. Estas proteínas en forma de barril se encuentran típicamente incrustadas dentro de las membranas celulares y regulan qué moléculas pueden entrar o salir de la célula.
- α-hemolisina tiene un diámetro interno de 1 nm, lo suficientemente grande como para permitir el paso de una sola hebra de ADN.
Las proteínas de nanoporos están incrustadas en una membrana artificial dentro de la célula de flujo de secuenciación. Se aplica una corriente a través de la membrana que obliga a las hebras de ADN cargadas negativamente a moverse a través de los nanoporos. La obstrucción de un nanoporo por un fragmento de ADN conduce a un cambio en la corriente que se mide continuamente por un chip electrónico integrado dentro de la celda de flujo. Un algoritmo de llamada a la base convierte la variación actual de nuevo en la secuencia de ADN original.
Crédito de la imagen: Genome Research Limited.
¿Cómo se controla la secuenciación de ONT?
- Las células de flujo ONT son controladas por un chip electrónico que se encuentra justo debajo de una membrana artificial que contiene cientos o miles de estos nanoporos de proteínas.
- Se establece un voltaje a través de la membrana que atrae moléculas de ADN cargadas negativamente a través de los nanoporos, obstruyendo la corriente a través de la membrana.
- Debido a que las 4 bases de ADN tienen diferentes formas y tamaños, conducen a diferentes variaciones de corriente cuando se mueven a través de un nanoporo.
- Estas variaciones actuales conforman los datos brutos de ONT.
- Un algoritmo de llamada de base convierte las trazas de variación de corriente en una secuencia, cada paso de intensidad corresponde a las múltiples bases que obstruyen el poro en un momento determinado.
¿Por qué usar ONT?
A pesar de tener una precisión menor que algunas de las otras tecnologías, ONT ofrece varias ventajas únicas.
- En primer lugar, siempre que una muestra de ADN se maneje con cuidado, las lecturas pueden alcanzar varios millones de pares de bases. Estas lecturas ultralargas disminuyen significativamente el número de piezas del rompecabezas al ensamblar los datos de secuenciación en un genoma.
- Dependiendo del modelo, el tamaño de un instrumento ONT oscila entre el de un teléfono móvil y el microondas. A modo de comparación, los secuenciadores más grandes de Illumina y PacBio son similares a las unidades grandes de refrigerador-congelador. ¿Por qué es esto una ventaja?
- Los secuenciadores grandes ofrecen un mayor rendimiento, pero un pequeño dispositivo portátil que no requiere nada más que una computadora portátil potente puede ser clave para realizar experimentos fuera de los laboratorios académicos clásicos.
- El secuenciador más pequeño de ONT se ha utilizado en países de bajos ingresos, especialmente durante la pandemia de ébola en 2014, en la Antártida, ¡o incluso a bordo de la Estación Espacial Internacional!
Dispositivo de secuenciación MinION conectado a una computadora portátil
Crédito de la imagen: Oxford Nanopore Technologies
Dispositivo de secuenciación MinION utilizado en Guinea durante el brote de ébola 2013-2016.
Crédito de la imagen: Tommy Trenchard / European Mobile Laboratories
Artículo escrito por Louise Aigrain, científica sénior del equipo de investigación y desarrollo de tuberías de ADN» en el Instituto Wellcome Sanger.