Una startup con sede en Massachusetts llamada Noblegen está desarrollando una versión simplificada de la tecnología de nanoporos para la secuenciación de genomas—una técnica que promete alta velocidad y bajos costes, pero que normalmente requiere de complejos instrumentos para llevarla a cabo. Noblegen, fundada en la primavera pasada, afirma que la capacidad de su tecnología de leer secuencias de ADN de forma directa y rápida podría hacerla económicamente viable para llevar la tecnología de secuenciación a los laboratorios clínicos donde se podría usar para diagnosticar cáncer y otras enfermedades.

El consejero delegado de Noblegen, Frank Feist, comenta que el objetivo de la compañía es secuenciar a una velocidad de 1000 bases por segundo. La compañía no se ha mostrado dispuesta a revelar los detalles de sus prototipos actuales, pero comenta que la tecnología podría ser ampliada hasta matrices de 400 por 400 nanoporos los cuales permitirían la secuenciación de más de 500 gigabases una hora—o aproximadamente un genoma, cubierto 30 veces, cada 15 minutos.

Actualmente, la secuenciación de un genoma humano tarda aproximadamente un mes y cuesta entre 10,000 y 40,000 dólares. Las tecnologías de secuenciación de "próxima generación" ofrecidas por algunas empresas como Illumina y Pacific Biosciences representan un importante avance, indica Jeffrey Schloss, director del programa para el desarrollo tecnológico del Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano, pero "aún dejan mucho que desear." Estas tecnologías varían, pero en general, requieren de instrumentación compleja. También hay límites en cuanto a la longitud de las secuencias que pueden leer, y la lectura de las secuencias no es directa. Esto afecta tanto a la cantidad de tiempo que se tarda en realizar la secuenciación como a la calidad de los datos.

Durante más de una década, los investigadores han estado trabajando en la secuenciación mediante nanoporos, la cual podría eliminar estos problemas realizando la lectura directa de largas cadenas de ADN sin procesar. El principio consiste en identificar cada base en la secuencia a medida que la molécula pasa a través de un agujero de nanométrico (o nanoporo) equipado con un sensor.

Sin embargo, integrar todas las partes y conseguir que funcionen ha resultado ser todo un reto. Por ejemplo, algunos sistemas leen las bases mediante la detección de su campo eléctrico, lo que requiere un circuito de procesado para cada nanoporo, e integrar grandes matrices de estos sistemas es complejo. Hay una empresa, Oxford Nanopore, que afirma haber completado el desarrollo de un sistema de este tipo, pero aún no ha comunicado ninguna fecha de lanzamiento de su producto.

Noblegen utiliza el escaneo óptico para identificar las bases. Esto agrega un paso al principio del proceso, pero la ventaja es que la instrumentación necesaria para el escaneo es mucho más simple. En primer lugar, los investigadores de Noblegen convierten el ADN genómico en una versión sintética en la que las cuatro bases están etiquetadas con cuatro tintes fluorescentes diferentes, uno para cada tipo de base. Cada base en la secuencia original está representada por un segmento marcado con fluorescencia en la versión sintética.

Seguidamente, las secuencias sintéticas son leídas directamente por el instrumento relativamente simple de Noblegen. El instrumento en cuestión se basa en un chip de silicio perforado para crear unos poros de sólo unos pocos nanómetros de diámetro; el chip es iluminado por un láser de bajo coste. Las largas moléculas sintéticas, que están cargadas, son forzadas a pasar a través del agujero mediante fuerzas electrostáticas. Sin embargo, no se pueden mover muy rápido, porque las etiquetas fluorescentes son demasiado grandes y no pasan a través del poro. A medida que el ADN pasa a través de los poros un segmento a la vez, las etiquetas saltan, creando un destello de luz. Esta luz es captada por un sensor CMOS simple parecido al de una cámara digital.

Feist comenta que el objetivo de Noblegen es reducir agresivamente el coste y aumentar la velocidad de secuenciación de genomas enteros hasta un punto, en la próxima década, en que tenga sentido económico para los laboratorios de los hospitales. "Queremos traer la secuenciación del genoma completo a los laboratorios [de los hospitales], dentro de las limitaciones financieras del sistema de salud", afirma Feist.

Noblegen dispone de 4.2 millones de dólares en fondos del Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano. Feist indica que la mayoría de esos fondos se han invertido en el desarrollo de la instrumentación. El consejero delegado añade que la empresa necesitará otros 15 millones dólares para desarrollar un prototipo a escala industrial.