Utilizando una técnica innovadora, científicos de la Cornell University han conseguido por primera vez aislar ópticamente moléculas biológicas individuales, y observar su comportamiento complejo al interaccionar con una proteína.
Se espera que este método sirva para desarrollar una nueva manera de secuenciar el ADN, en la que el código genético podrá ser «leído» directamente de una molécula individual de ADN. También servirá para ayudar en el descubrimiento de nuevos fármacos, ya que permitirá ver las fluctuaciones y variabilidad del comportamiento de las enzimas.
El equipo de investigación, liderado por Watt Webb, ha trabajado duramente para realizar este avance. Hasta ahora, los investigadores veían restringida su habilidad de observar moléculas individuales de enzima (una proteína compleja), interactuando con otras moléculas bajo un microscopio en concentraciones fisiológicas relativamente altas, por la longitud de onda de la luz empleada, la cual delimita el volumen más pequeño de una muestra que puede ser contemplado. Esto, a su vez, limitaba el número más bajo de moléculas que podía ser observado en el punto focal del microscopio hasta no más de un millar. Algunos tipos de microscopios avanzados han conseguido reducir esta cifra hasta un centenar, pero sigue siendo demasiado alta, por lo que las muestras deben diluirse significativamente si queremos detectar moléculas individuales.
Para superar estas limitaciones, los investigadores de Cornell han creado un microchip especial que permite reducir 10.000 veces el tamaño de la muestra, hasta unos 2.500 nanómetros cúbicos (1 nanómetro es el ancho ocupado por 10 átomos de hidrógeno). Lo que hace el microchip es evitar que la luz pase a través de él e ilumine la mayor parte de la muestra. Para conseguirlo, dispone de 2 millones de agujeros (llamados guía de ondas) de tan sólo 40 nanómetros de diámetro, o una décima parte de la longitud de onda de la luz.
El sistema funciona depositando pequeñas gotitas conteniendo las enzimas y moléculas especialmente preparadas sobre los orificios del microchip, el cual es colocado después en un microscopio óptico. Cada agujero es tan pequeño que la luz del rayo láser utilizado no puede pasar a través de él. En vez de eso, la luz es reflejada por la superficie de aluminio del microchip, lo que hace que algunos fotones se escapen hacia el interior del agujero, en cuyo fondo se encuentra la molécula de enzima a observar. Estos pocos fotones serán suficientes para iluminar las moléculas fluorescentes, unidas como «etiquetas» a los nucleótidos (las moléculas que forman las largas cadenas de ADN) de la muestra. De esta forma, los investigadores pueden contemplar la interacción entre el nucleótido etiquetado y la enzima en la región de la mezcla que está a su alcance (el volumen de observación).
El microchip mide sólo 25 milímetros de ancho y contiene 25 orificios, cada uno con 90.000 pequeños agujeros.
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