Desde hace muchos años desarrollamos software para la investigación médica y biológica y contamos con numerosos proyectos concluidos con éxito, por ejemplo en los ámbitos de la biología celular, el desarrollo de equipos de laboratorio, la biología molecular, la investigación médica y la bioinformática.
Ejemplos de proyectos
Uno de nuestros proyectos más recientes en este ámbito es el proyecto de investigación de 3 años que comenzó el 01/02/2021 y que está financiado por el Ministerio Federal de Educación e Investigación alemán. El consorcio de investigación está formado por cinco socios: una sociedad de investigación aplicada, empresas y un instituto de investigación.
El objetivo global del proyecto es investigar una plataforma novedosa para ensayos multiplex digitales. El nuevo equipo debe permitir analizar un gran número de fragmentos de ADN (secuencias de ADN) de una muestra de forma especialmente rápida, económica y con una complejidad sin precedentes (grado de multiplexación). Para determinar qué fragmentos de ADN están presentes en la muestra y en qué cantidad, se utilizan moléculas fluorescentes, los fluoróforos, que permiten diferenciar el ADN. Como método base, el equipo de laboratorio utilizará la PCR digital (dPCR).
Reacción en cadena de la polimerasa (PCR)
La reacción en cadena de la polimerasa es un método estándar de la biología molecular para amplificar ADN. En numerosos ciclos sucesivos, un termociclador amplifica el fragmento de ADN deseado con ayuda de la enzima ADN polimerasa. La reacción se denomina reacción en cadena porque el ADN ya amplificado sirve siempre como producto de partida para los nuevos ciclos de amplificación exponencial (véase la figura).
Desde que el bioquímico Kary Mullis inventó la PCR en 1983, esta se utiliza como uno de los métodos estándar más importantes en la investigación básica en biología molecular y en el trabajo diario de laboratorio. Ejemplos de ello son la clonación, la detección de enfermedades hereditarias o la detección de infecciones víricas. No en vano, Mullis recibió en 1993 el Premio Nobel de Química por el desarrollo de la PCR.
Reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa en tiempo real (qRT-PCR): método de análisis para detectar la COVID-19
Precisamente desde el comienzo de la pandemia mundial de coronavirus en 2020, la reacción en cadena de la polimerasa es un concepto conocido también por el público de todo el mundo. Desde el inicio de la pandemia, la qRT-PCR (PCR cuantitativa en tiempo real), una forma especial de PCR, se utiliza para las pruebas de SARS-CoV-2. A día de hoy, se trata del método conocido más preciso y económico para analizar si un paciente padece una infección por CoV-2.
Una muestra de ADN extraída se introduce, junto con otras soluciones de reacción, en un tubo de reacción que se coloca en un equipo de qRT-PCR. En la PCR en tiempo real, el equipo mide una fluorescencia durante la reacción en cadena de la polimerasa cada vez que, en el transcurso de las reacciones, sondas de ADN marcadas con fluorescencia detectan la presencia de una determinada secuencia de ADN buscada.
Dado que durante una qPCR el ADN diana, como una secuencia de ADN del SARS-CoV-2, se amplifica continuamente en un tubo de reacción, la intensidad de la fluorescencia emitida también aumenta con el tiempo a lo largo del proceso, a medida que crece la cantidad de ADN.
Comparando la intensidad de fluorescencia de muestras de referencia con la de la muestra analizada, una vez finalizadas las mediciones se puede determinar por cálculo la presencia y la cantidad de una secuencia de ADN buscada en la muestra.
Como este método no mide directamente la cantidad de ADN, sino que la determina únicamente a través de muestras de referencia, no se trata de una determinación absoluta de la cantidad (cuantificación), sino de una relativa.
Reacción en cadena de la polimerasa digital (dPCR)
Al igual que la qRT-PCR, la reacción en cadena de la polimerasa digital (dPCR) sirve para cuantificar una muestra de ADN buscada. Antes del análisis, la mezcla de reacción se divide en miles de gotas o compartimentos, que tras el análisis se leen por separado. Esto permite un análisis muy preciso y una cuantificación absoluta de secuencias de ADN. También en la dPCR, la ADN polimerasa amplifica el ADN analizado, pero en este caso por separado en cada gota o compartimento de la mezcla de reacción. La presencia de la secuencia de ADN buscada y su cantidad se determinan mediante la presencia de fluorescencia.
Dado que en la amplificación del ADN se parte de una distribución de Poisson, es decir, de que la amplificación del ADN se produce de forma uniforme a lo largo del tiempo, la cantidad de ADN de toda la muestra inicial puede determinarse contando las gotas fluorescentes y no fluorescentes, así como el número total de gotas.
A diferencia de la qRT-PCR, la dPCR es mucho menos sensible a los factores que inhiben la reacción de PCR (inhibidores de la PCR), no depende de muestras de referencia para la cuantificación y presenta un límite de detección considerablemente mayor. El límite de detección de un método de medición indica hasta qué valor extremo puede detectarse todavía una magnitud. Aunque la dPCR puede proporcionar datos mucho más exactos sobre las cantidades de ADN, su gran desventaja hasta ahora es que los equipos de dPCR son bastante más caros que los de qRT-PCR, por lo que normalmente se utilizan estos últimos para la medición. Precisamente aquí es donde interviene nuestro proyecto de investigación FREEDOM (véase más arriba).
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