Introducción
¿Qué es la extracción de ácidos nucleicos?
En términos sencillos, la extracción de ácidos nucleicos consiste en la eliminación del ARN o ADN de una muestra, así como del exceso innecesario. El proceso de extracción aísla los ácidos nucleicos de la muestra y los obtiene en forma de un eluido concentrado, libre de diluyentes y contaminantes que podrían afectar a cualquier aplicación posterior.
Aplicaciones de la extracción de ácidos nucleicos
Los ácidos nucleicos purificados se utilizan en una gran variedad de aplicaciones, en diversos sectores. El sector sanitario es quizás el más utilizado, ya que el ARN y el ADN purificados son necesarios para diversos fines de análisis.
Las aplicaciones de la extracción de ácidos nucleicos en la atención médica incluyen:
- Amplificación por PCR y qPCR
- Secuenciación de próxima generación (NGS)
- Genotipado de SNP basado en amplificación
- Genotipado basado en matrices
- Digestión con enzimas de restricción
- Análisis utilizando enzimas modificadoras (por ejemplo, ligación y clonación)
También existen otros campos más allá de la atención médica en los que se utiliza la extracción de ácido nucleico, incluidos, entre otros, las pruebas de paternidad, la ciencia forense y la genómica.
Una breve historia de la extracción de ácidos nucleicos
Extracción de ADNSe remonta a tiempos remotos, y el primer aislamiento conocido lo realizó el médico suizo Friedrich Miescher en 1869. Miescher esperaba resolver los principios fundamentales de la vida determinando la composición química de las células. Tras fracasar con los linfocitos, logró obtener un precipitado crudo de ADN a partir de leucocitos presentes en el pus de vendajes desechados. Lo logró añadiendo ácido y luego álcali a la célula para liberar el citoplasma celular, y luego desarrolló un protocolo para separar el ADN de las demás proteínas.
Tras la revolucionaria investigación de Miescher, muchos otros científicos han avanzado y desarrollado técnicas para aislar y purificar el ADN. Edwin Joseph Cohn, científico especializado en proteínas, desarrolló numerosas técnicas para la purificación de proteínas durante la Segunda Guerra Mundial. Fue responsable del aislamiento de la fracción de albúmina sérica del plasma sanguíneo, importante para mantener la presión osmótica en los vasos sanguíneos. Esto fue crucial para la supervivencia de los soldados.
En 1953, Francis Crick, junto con Rosalind Franklin y James Watson, determinó la estructura del ADN, demostrando que estaba compuesto por dos hebras de largas cadenas de nucleótidos de ácido nucleico. Este descubrimiento revolucionario allanó el camino para Meselson y Stahl, quienes desarrollaron un protocolo de centrifugación por gradiente de densidad para aislar el ADN de la bacteria E. coli, al tiempo que demostraban la replicación semiconservativa del ADN durante su experimento de 1958.
Técnicas de extracción de ácidos nucleicos
¿Cuáles son las 4 etapas de la extracción de ADN?
Todos los métodos de extracción se reducen a los mismos pasos fundamentales.
Disrupción celularEsta etapa, también conocida como lisis celular, implica la ruptura de la pared celular y/o la membrana celular, para liberar los fluidos intracelulares que contienen los ácidos nucleicos de interés.
Eliminación de residuos no deseados. Esto incluye lípidos de membrana, proteínas y otros ácidos nucleicos no deseados que pueden interferir con las aplicaciones posteriores.
Aislamiento. Existen diversas maneras de aislar los ácidos nucleicos de interés del lisado clarificado creado, que se dividen en dos categorías principales: en solución o en estado sólido (véase la siguiente sección).
Concentración. Una vez aislados los ácidos nucleicos de todos los demás contaminantes y diluyentes, se presentan en un eluido altamente concentrado.
Los dos tipos de extracción
Existen dos tipos de extracción de ácidos nucleicos: métodos en solución y métodos en estado sólido. El método en solución también se conoce como método de extracción química, ya que implica el uso de sustancias químicas para descomponer la célula y acceder al material nucleico. Esto puede hacerse utilizando compuestos orgánicos como el fenol y el cloroformo, o compuestos inorgánicos menos dañinos y, por lo tanto, más recomendados, como la proteinasa K o el gel de sílice.
Algunos ejemplos de diferentes métodos de extracción química para descomponer una célula incluyen:
- Ruptura osmótica de la membrana
- Digestión enzimática de la pared celular
- Solubilización de la membrana
- Con detergentes
- Con tratamiento alcalino
Las técnicas de estado sólido, también conocidas como métodos mecánicos, implican aprovechar la interacción del ADN con un sustrato sólido. Al seleccionar una perla o molécula a la que se unirá el ADN, pero no el analito, es posible separarlos. Ejemplos de técnicas de extracción en fase sólida incluyen el uso de sílice y perlas magnéticas.
Explicación de la extracción con perlas magnéticas
El método de extracción de perlas magnéticas
El potencial de extracción mediante perlas magnéticas se reconoció por primera vez en una patente estadounidense presentada por Trevor Hawkins para el Instituto Whitehead. Esta patente reconocía la posibilidad de extraer material genético uniéndolo a un soporte sólido, que podría ser una perla magnética. El principio consiste en utilizar una perla magnética altamente funcionalizada a la que se unirá el material genético, el cual puede separarse del sobrenadante aplicando una fuerza magnética al exterior del recipiente que contiene la muestra.
¿Por qué utilizar la extracción de perlas magnéticas?
La tecnología de extracción con perlas magnéticas es cada vez más común debido a su potencial para procedimientos de extracción rápidos y eficientes. Recientemente, se han desarrollado perlas magnéticas altamente funcionalizadas con sistemas tampón adecuados, lo que ha permitido automatizar la extracción de ácidos nucleicos y crear un flujo de trabajo que consume pocos recursos y es rentable. Además, los métodos de extracción con perlas magnéticas no requieren centrifugación, que puede generar fuerzas de cizallamiento que fragmentan fragmentos más largos de ADN. Esto significa que las cadenas más largas de ADN permanecen intactas, lo cual es importante en las pruebas genómicas.
Hora de publicación: 25 de noviembre de 2022