Científicos de los CDC son los primeros en la historia que logran realizar la secuenciación directa de todos los genomas de ARN de los virus de la influenza A
26 de sep. del 2018
Por primera vez en la historia, un grupo de científicos de bioinformática y laboratorio de los CDC lograron realizar la secuenciación directa de un genoma de ARN. Lo hicieron con genomas de ARN de cinco virus de influenza (gripe) A, incluidos los virus A de la influenza estacional y los virus A de la influenza aviar. Este trabajo está detallado en un artículo que se difundió hoy en la publicación Scientific Reports-Nature. Este logro científico puede aclarar acerca de cómo funcionan los virus de la influenza, su ciclo de vida, y cómo se van modificando durante el transcurso de una infección. Además, los métodos utilizados en este estudio podrían utilizarse para obtener más información acerca de otros virus de ARN.
La información que determina la conformación de prácticamente todo ser vivo está almacenada en el ADN de cadena doble. La serie completa de estas instrucciones de ADN para un organismo se llama "genoma". Un genoma es como un anteproyecto sobre cómo es creado cualquier organismo, incluida una persona. Sin embargo, si bien los genomas de personas y otros seres vivos constan de ADN, algunas cosas que técnicamente no son consideradas "seres vivos", como los virus, tienen genomas codificados por instrucciones de ARN. Los virus de influenza son un ejemplo del virus de ARN.
Durante décadas, los científicos que querían investigar acerca del genoma de los virus de ARN, como los de la influenza, tenían que hacerlo mediante un método indirecto que requería de mucho tiempo y primero debía convertir el ARN de cadena simple en un ADN de cadena doble. Este método, denominado comúnmente como "reacción en cadena de la polimerasa con transcriptasa inversa" (RT-PCR, por sus siglas en inglés), es apto para fines médicos, como identificar virus específicos de muestras respiratorias tomadas de pacientes enfermos. Sin embargo, los científicos creen que ciertas pequeñas características del virus pueden perderse durante la conversión de ARN a ADN.
El nuevo método descrito en este estudio permite que los investigadores puedan decodificar el genoma del virus de ARN de manera más detallada (y con menos distorsión) como nunca antes. Por ejemplo, compare una foto original con una copia de la misma fotografía. La copia le dará una idea bastante buena de la original (lo mismo ocurre con el método de RT-PCR), pero la copia carecerá de la resolución y el nivel de granularidad de todos los detalles que posee la foto original.
Entonces, ¿cómo funciona este nuevo método? Como lo explica Matthew Keller, el primer autor del documento, primero requiere de una máquina específica llamada "secuenciador de nanoporo". Esta máquina enlaza una cadena de ADN o ARN a través de un pequeño orificio. Keller lo comparó con hacer pasar un collar de cuentas a través de un puño cerrado. La máquina emite una corriente eléctrica a través del puño y mide la corriente (como picoamperios) a medida que pasa cada cuenta. Mientras la máquina toma estas medidas, va decodificando la secuencia genética de la cadena de ADN o ARN.
Considerando que una computadora decodifica una serie de números binarios (p. ej., unos y ceros), el ADN y ARN son codificados en una serie de cuatro letras. Para el ADN, estas series son A, C, G y T. Para el ARN, la T se convierte en U, así que las letras son A, C, G y U. La T equivale a "Timina" y la U se refiere a "Uracilo". Según Keller, esta es una de las principales diferencias entre el ADN y ARN, y el motivo por el cual se traduce el ARN en ADN a veces puede generar pérdida de información.
Una capacidad del secuenciador de nanoporos es hacer la secuenciación del ARN mensajero. El ARN mensajero es una especie de intermediario que le indica al organismo cómo convertir las instrucciones incluidas en el genoma en proteínas propiamente dichas. Lo que se modificó fue el flujo de trabajo o la corriente del ARN mensajero para realizar la secuenciación del ARN viral de la influenza. Keller manifestó que el ARN mensajero tiene un final que consta de una serie de secuencias "A". Al modificar el adaptador que apunta a esta región, Keller et al. pudieron apuntar la máquina hacia un objetivo específico y realizar la secuenciación del ARN del virus de influenza.
No obstante, el análisis de los datos era otra cuestión aparte. Para hacer esto, Ben Rambo-Martin, junto con el equipo de informática de la División de Influenza de los CDC, también modificó herramientas existentes; se trataban de herramientas computacionales en vez de moleculares. El trabajo de Rambo-Martin tradujo los datos en algo que tenía sentido y pudo confirmar que el trabajo molecular realizado logró, de hecho, realizar la secuenciación de genomas de ARN de los virus de influenza estudiados.
Ahora que Keller et al. han logrado realizar la secuenciación directa de ARN por primera vez, el grupo espera encontrar detalles del genoma del virus de influenza A que están ocultos o son difíciles de detectar. Keller afirmó que esta investigación puede dilucidar el intrincado ciclo de vida de un virus de influenza a medida que reproduce (p. ej., copias) su genoma y se reproduce a sí mismo.
Lo único que frena este nuevo método de secuenciación directa de ARN es la tecnología. Según Keller, la tecnología actual no es lo suficientemente precisa como debería y los secuenciadores de nanoporos exigen un gran caudal de material de ARN. Keller cree que las mejoras en esta tecnología permitirán que la secuenciación directa de ARN sea realizada con mayor precisión y sensibilidad que la que ofrece ahora.
Mientras tanto, esta metodología abre la puerta a una categoría completamente nueva de investigación que impacta en los virus de ARN. Este estudio, titulado "Direct RNA Sequencing of the Coding Complete Influenza A Virus Genome" (Secuenciación directa de ARN de la codificación completa del genoma de virus de influenza A)
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