En vez de pruebas de un único gen, comunes hoy día, los laboratorios de genética clínica están desarrollando pruebas que simultáneamente detectan decenas o incluso cientos de mutaciones genéticas relacionadas con el cáncer y otras enfermedades, así como condiciones médicas tales como el retraso mental.
Sin embargo, con estas pruebas más complejas, los desarrolladores de diagnósticos deben ser capaces de seleccionar, con eficiencia y precisión, partes específicas del genoma para su análisis. "Actualmente el coste de la secuenciación es tan barato que no tenemos por qué sólo fijarnos en uno o dos genes, sino que podemos hacer una observación más amplia", afirma Alexis Borisy, empresario emprendedor residente en Third Rock Ventures, así como ejecutivo en jefe de Foundation Medicine, una startup con sede en Cambridge, Massachusetts, dedicada al desarrollo de pruebas genéticas para el análisis del cáncer. "Sin embargo el genoma completo, o exoma, [la porción del genoma que codifica las proteínas] es aún demasiado costoso como para ser clínicamente útil, así que hay que enfocar las búsquedas."
Raindance, una startup con sede en Lexington, Massachusetts, pretende llenar ese vacío con su tecnología microfluídica basada en gotas. Fundada en 2004, la empresa utiliza gotas del tamaño de picolitros como diminutos tubos de ensayo para llevar a cabo reacciones químicas a un volumen muy pequeño. Las gotas, de dimensiones muy precisas, se crean en un chip de microfluidos que contiene un liquido acuoso con pequeños volúmenes de aceite. Las gotas, generadas a un ritmo de 10 millones por hora, se pueden empaquetar firmemente y ser inyectadas con distintos reactivos, incluyendo cadenas de ADN. Para catalizar una reacción, una señal eléctrica provoca que las gotitas que contengan los distintos reactivos se combinen.
Aunque el sistema de gotas se puede adaptar para llevar a cabo una serie de análisis químicos, la primera tecnología comercial de la empresa es su dispositivo RainStorm, diseñado para amplificar secciones específicas de ADN. Las gotas se llenan con cortas hebras de ADN diseñadas para marcar la sección a amplificar dentro de la molécula de ADN que se tenga como objetivo. Un segundo conjunto de gotas posee una única molécula del ADN objetivo, junto con la enzima necesaria para llevar a cabo la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), una reacción química utilizada para copiar el ADN. Al unir las dos gotas se crea un pequeño tubo de ensayo preparado para la reacción; bajo las condiciones de temperatura correctas, la enzima se vincula a las moléculas marcadoras y sólo copia el segmento del ADN que se tenga como objetivo. El presidente de la compañía, S. Roopom Banerjee, afirma que los pequeños volúmenes y la alta capacidad de rendimiento del dispositivo—que puede realizar desde 1 hasta 2 millones de reacciones de PCR a la vez—hacen que sea más barato que los métodos tradicionales.
En la actualidad, Raindance no está desarrollando sus propios diagnósticos genéticos. Por el contrario, la empresa vende su tecnología de amplificación a los laboratorios de genética clínica, que después se encargan de crear las pruebas. Madhuri Hegde, director senior del Laboratorio de Genética Emory, en Atlanta, es una de las primeras personas en incorporar la tecnología en las pruebas clínicas. Hoy día su laboratorio secuencia de forma individual 300 genes, "pero combinar algunos de estos en paneles será mucho más barato que las pruebas genéticas individuales", afirma. Su grupo ha utilizado el aparato para desarrollar una prueba para el retraso mental ligado al cromosoma X, que puede ser el resultado de mutaciones en varios genes. La prueba analiza 1.600 fragmentos de ADN que abarcan 93 genes. El laboratorio Emory ha desarrollado pruebas similares para los trastornos congénitos de la glucosilación, una rara condición médica que se da en la infancia y provoca un grave retraso en el desarrollo, así como para las distrofias musculares congénitas, un grupo de enfermedades musculares degenerativas que también se manifiestan en la etapa cercana al nacimiento.
"Creo que [la tecnología de RainDance] es muy prometedora en un entorno clínico", asegura Hegde, que ha estado trabajando con la tecnología durante los últimos dos años. Auque también destaca una serie de inconvenientes. "La máquina es muy cara", afirma, entre 200.000 y 250.000 dólares. Y si bien está a la par con la tecnología tradicional en términos de precisión, la máquina carece de la robustez de otros sistemas. "Desde que compramos la máquina, se ha estropeado en muchas ocasiones", advierte, algo que espera que la empresa mejore en las versiones posteriores.
La tecnología de microgotas de RainDance es sólo una entre una serie de métodos en fase de desarrollo para la selección de genes relevantes en el genoma. El laboratorio Emory, por ejemplo, también está trabajando con una tecnología de Fluidigm, otra empresa de la microfluídica. Queda por ver cuál será más eficaz en situaciones diferentes.
Un mercado que RainDance aspira a dominar es el del diagnóstico del cáncer, como por ejemplo el análisis de tumores a la búsqueda de mutaciones específicas que los hagan más propensos a responder ante ciertos fármacos. El análisis del ADN del cáncer presenta un desafío único; la tecnología debe ser capaz de detectar mutaciones en el tumor, que pueden producirse en sólo un pequeño subconjunto de células. Los métodos típicos de amplificación expanden al mismo tiempo piezas de ADN tanto normales como cancerígenas, con lo que la mutación del cáncer se puede acabar perdiendo. Una de las ventajas de la tecnología de gotas de RainDance es que amplifica una única pieza de ADN por gota.
Borisy desde Foundation Medicine afirma que la compañía probablemente explore la tecnología de RainDance a la hora de desarrollar sus pruebas genéticas de cáncer. Sin embargo, advierte que el diagnóstico del cáncer necesita ser capaz de amplificar con precisión el ADN de una muestra muy pequeña. "Para la oncología de rutina, necesitamos ser capaces de trabajar a partir de 100 nanogramos o menos", asegura.
Raindance también está trabajando en una serie de aplicaciones distintas, como el análisis de células individuales, lo que podría ser usado para los análisis de toxicidad de fármacos. Por ejemplo, las compañías farmacéuticas podrían encapsular células individuales en gotas, exponer las células a los compuestos experimentales, y a continuación agregar etiquetas fluorescentes diseñadas para unirse a marcadores de muerte celular.