Un dispositivo capaz de leer la secuencia de ADN utilizando la tecnología de semiconductores podría llevar la potencia de la secuenciación a un sector mucho más amplio dentro del mundo de la ciencia. Esta máquina de escritorio, desarrollada por una startup llamada Ion Torrent, está previsto que salga a la venta este mes y tendrá un coste de 50.000 dólares, aproximadamente una décima parte del coste de otras máquinas de secuenciación en el mercado.

"Lleva la democratización de la secuenciación un paso más allá", afirma Chad Nusbaum, codirector del programa de secuenciación y análisis del genoma en el Instituto Broad del MIT y Harvard, y que ha estado probando el dispositivo. "Prácticamente cualquier persona con buenas subvenciones puede comprar una".

Nusbaum y otros expertos afirman que la mayor ventaja de la nueva tecnología es su velocidad; puede secuenciar una muestra de ADN en un par de horas, en lugar de las varias semanas o más requeridas por la mayoría de las máquinas actualmente en el mercado. Esto podría hacer que la tecnología fuera particularmente útil para el diagnóstico genético, que requiere una respuesta rápida.

Life Technologies, una empresa importante en la industria de la genómica, compró Ion Torrent por 315 millones de dólares en efectivo y acciones en agosto pasado. El fundador de Ion Torrent, Jonathan Rothberg, afirma que Life Technologies estaba particularmente interesada en su tecnología por las aplicaciones de diagnóstico potenciales, a pesar de que es cuidadoso a la hora de señalar que la máquina es sólo para uso en investigación en este momento.

El nuevo dispositivo lee una cantidad mucho menor de ADN que las máquinas más grandes y caras. La versión actual analiza de 10 a 20 millones de bases por ejecución, mientras que el genoma humano posee 3 mil millones de bases. (Las máquinas fabricadas por gigantes de la genómica como Illumina, por el contrario, pueden secuenciar alrededor de 250 mil millones de bases de ADN en un plazo de una semana.) Sin embargo, las aplicaciones de diagnóstico y otras sólo requieren un análisis de tramos limitados de ADN.

El corazón de la tecnología de Ion Torrent es un chip semiconductor fabricado de forma similar a los microprocesadores de los ordenadores y los teléfonos móviles. El chip contiene una matriz de 1,5 millones de sensores, cada uno cubierto con un pequeño pozo diseñado para contener un único fragmento de una cadena de ADN. Para secuenciar una cadena de ADN, la máquina sintetiza una cadena complementaria e intenta, de forma secuencial, agregar de una en una cada una de las cuatro bases que componen el ADN en el pozo. Cuando la base correcta se incorpora en la secuencia en crecimiento, desencadena una reacción química que libera un átomo de hidrógeno cargado positivamente, el cual es detectado por el sensor. Un ordenador une toda la información de la secuencia mediante la integración de estas señales con el conocimiento del momento en que cada base fue pasada a través del chip.

El dispositivo es mucho más barato que otras máquinas debido a su simplicidad; el propio chip detecta la secuencia, y lo hace por vía electrónica. Otros dispositivos utilizan sistemas ópticos, que requieren el uso de láseres, cámaras y microscopios. (Estos dispositivos también leen la secuencia de ADN mediante la síntesis de una hebra complementaria—sin embargo los productos químicos utilizados en la reacción tienen que ser modificados para que emitan fluorescencia cuando se añaden a la cada vez mayor pieza de ADN; una cámara detecta los destellos de luz.) "Es un sistema sencillo de implementar", asegura Nusbaum en relación a la tecnología de Ion Torrent. "No es sólo la máquina, sino también la infraestructura a su alrededor".

Aunque las máquinas de Ion Torrent son baratas, el coste de la secuenciación por par de bases es mayor que el de otros instrumentos ya que cada chip sólo puede utilizarse una vez, y el chip disponible actualmente cuesta alrededor de 250 dólares. Sin embargo Rothberg señala que, al igual que con los microprocesadores estándar, el precio se reducirá con mayores volúmenes de chips. "Cada vez que fabricamos una cantidad de chips 10 veces mayor en estas fábricas, el coste disminuye a la mitad", afirma. Y debido a que son fabricados por medio de técnicas estándar de manufactura de semiconductores, afirma que será fácil ampliar los chips para que contengan una cantidad de sensores entre 10 y 100 veces mayor.

Rothberg compara la evolución de la tecnología de secuenciación a la de la industria informática. "Los ordenadores originales eran caros; eran difíciles de construir, enviar y configurar; y requerían un ambiente especial para operar". La secuenciación del ADN estuvo, igualmente, limitada al ámbito de los grandes centros de secuenciación, aunque las nuevas tecnologías lanzadas al mercado durante los últimos cinco años han ampliado considerablemente su ámbito. Estas máquinas han reducido el coste de la secuenciación de manera espectacular, en gran medida debido a la lectura en paralelo de millones de reacciones de secuenciación de ADN.

Dentro de este esquema, Rothberg equipara las máquinas de Ion Torrent a los ordenadores personales. Miles de laboratorios en todo el mundo tendrán ahora acceso a máquinas de secuenciación capaces de caber en una mesa de laboratorio estándar, aunque tal y como señala George Church, genetista de Harvard, las máquinas aún están fuera del alcance del consumidor medio. Además, aunque muchos laboratorios tendrán la capacidad de comprar un secuenciador de 50.000 dólares, aún no está claro que lo vayan a hacer. "Hoy día muchos laboratorios están subcontratando estas operaciones", afirma Church. "Pero sí creo que hay mucha gente que quiere poseer su propio dispositivo. No quieren tener que esperar. Si tienen una muestra, quieren una respuesta inmediata".

También es difícil predecir cómo competirá Ion Torrent con otras empresas de perfil alto con nuevas tecnologías de secuenciación en el mercado, sobre todo Pacific Biosciences. Esa empresa ha recaudado 200 millones de dólares a través una oferta pública inicial en octubre de 2010.

John Iafrate y Long Lee, patólogos del Hospital General de Massachusetts, tienen previsto poner a prueba el potencial de diagnóstico de la tecnología de Ion Torrent. Su propuesta de utilizar la máquina para analizar los genes vinculados al cáncer en las células tumorales les hizo ganar un secuenciador gratuito en un concurso patrocinado por la compañía el pasado mes de junio. En la actualidad, el MGH analiza los así llamados hotspots (puntos calientes)—regiones del genoma conocidas por albergar muchas mutaciones ligadas al cáncer—en algunos pacientes con cáncer. "Esto nos permitiría pasar del enfoque de los hotspots a lanzar una red más amplia; existen probablemente unos 200 genes que nos interesan", afirma Iafrate. "Queremos entender el cáncer de cada paciente de forma lo suficientemente integral como para que puedan recibir medicamentos o ser enviados a ensayos clínicos adecuados".

Añade que tanto la velocidad como el coste de la máquina harán que sea más atractiva para los laboratorios de genética clínica. "En un entorno clínico, es muy importante realizar las pruebas rápidamente", advierte. "Fuera de los centros de genomas, es difícil conseguir financiamiento de capital para los instrumentos de secuenciación, por lo que reducir el coste a 50.000 dólares lo hace muy atractivo. Todos estos factores hacen que la entrada en el ámbito clínico sea un problema tratable".