Lorena Oliveros Vargas Andrés C Méndez A Jerson J. Basto BIOCHIPS Lorena Oliveros Vargas Andrés C Méndez A Jerson J. Basto

Inicios Definición Tipos de Biochips Funcionamiento General Fabricación Aplicaciones

Inicios

Inicios “no es lo que se puede medir sino la cantidad de mediciones simultaneas que se pueden realizar” A finales de los años 80, la tecnología que desembocaría en la plataforma GeneChip fue desarrollada por cuatro científicos, en Affymax: Stephen Fodor, Michael Pirrung, Leighton Read y Lubert Stryer. El proyecto original estaba destinado a la construcción de secuencias de aminoacidos sobre chips, pero desembocó en la capacidad para construir secuencias de DNA sobre chips. La aplicación práctica de esta idea se llevó a cabo por la empresa Affymetrix, que comenzó a actuar como una compañía independiente en el año 1993.

Definición

Definición biochip se descompone en Bio (vida) y Chip (dispositivo de tamaño muy pequeño construido mediante técnicas de fotolitografía o robots piezoeléctricos) Un biochip es un dispositivo de un tamaño muy reducido (varios micrómetros, un micrómetro 1μm=10-6 es la millonésima parte de un metro) compuestos por un material biológico conocido dispuesto sobre una matriz de silicio, plástico o cristal, que se emplea para obtener información sobre determinadas secuencias genéticas. 1 Es una superficie sólida a la cual se une una colección de fragmentos de ADN. Las superficies empleadas para fijar el ADN son muy variables y pueden ser de vidrio, plástico e incluso de silicio. Los chips de ADN se usan para analizar la expresión diferencial de genes, monitorizándose los niveles de miles de ellos de forma simultánea 2

En teoría un biochip es un pequeño mecanismo construido de grandes moléculas orgánicas, tales como las proteínas, capaz de desempeñar las funciones de una computadora (almacenamiento de datos, procesamiento). 3 Los biochips son dispositivos similares a los microchips de computadores, aunque con una amplia variedad de funciones para la medicina y la agricultura. 4 Igual que sucede con los circuitos de las computadoras, que son capaces de calcular millones de operaciones matemáticas en un solo segundo, los biochips realizan millones de reacciones biológicas, como decodificar genes en cuestión de segundos. 5

Funcionamiento

Funcionamiento general de un Biochip Se toma una muestra de material genético de un paciente o de un experimento que sea complementaria a la secuencia dispuesta en el chip, de tal forma que se hibriden y eliminen todas las cadenas de ADN que no sean complementarias al chip, que posteriormente serán leídas por un escáner arrojando como resultado un patrón de luz característico, que luego será interpretado por un computador

Funcionamiento general de un Biochip Esta interpretación se efectúa mediante un complicado software diseñado para tal fin, en la que se puede conocer las posibles deficiencias o mutaciones que hay en un individuo o una célula específica en su material genético. El patrón de colores indica las características afines del material genético de la muestra con la dispuesta sobre el biochip, los colores tenues, indican deficiencias o incompatibilidades genéticas atribuidas a algún tipo de enfermedad.

Funcionamiento general de un Biochip – Sonda El diseño de las sondas y su producción son elementos clave a la hora de hacer posible la hibridación en el biochip. Sin la riqueza de conocimiento y datos de secuencias disponibles en diversas bases de datos y proyectos genómicos la generación de estas sondas seria imposible

Funcionamiento general de un Biochip La metodología fundamental de trabajo en un ensayo con biochips es la misma independientemente del tipo de biochip que se emplee; las diferencias se pueden encontrar únicamente en los dos primeros pasos, en el diseño y en la fabricación ya que en un caso es el investigador el encargado de llevarlos a cabo, mientras que si se usan los biochips "comerciales" estos pasos son realizados por la empresa fabricante. Los pasos a seguir son los siguientes: Fabricación Hibridación y lavado: Revelado Almacenamiento de resultados Análisis de resultados

Tipos

Tipos de Biochips Microarrays de dos canales En este tipo de chips de ADN las pruebas son oligonucleótidos, ADN complementario (ADNc) o pequeños fragmentos de Reacción en cadena de la polimerasa, que corresponden con ARN mensajero (ARNm).

Tipos de Biochips Chips de ADN de oligonucleótidos En los chips de ADN de oligonuleótidos o micromarreglos de canal único, las pruebas son designadas a partes de una secuencia conocida o un ARNm predicho. Estos chips de ADNs dan estimaciones del nivel de expresión, pero distintas condiciones no pueden ser observadas en una misma matriz, por lo que por cada condición se ha de utilizar un chip.

Tipos de Biochips GeneChips de Affymetrix Affymetrix es la compañía líder en este tipo de chips. Se denominan genéricamente "GeneChips". Cada gen representado por un conjunto de secuencias cortas que lo caracterizan. Algunos chips: genomas completos con más de 50.000 grupos de sondas. Chips de ADN para Genotipado Los chips de ADN pueden ser utilizadas para "leer" las secuencias de un genoma particular en determinadas posiciones

Clasificación de Biochips

Fabricación

Fabricación de biochip

Fabricación de biochip

Fabricación de biochip

Fabricación de biochip

Aplicaciones

Aplicaciones Los chips de ADN se han aplicado al estudio de casi cualquier tipo de problema biológico. El numero de publicaciones anuales es muy alto y continúa creciendo. Algunas de sus aplicaciones más frecuentes son : Estudio de genes que se expresan diferencialmente entre varias condiciones (sanos/enfermos, mutantes/salvajes, tratados/no tratados). Clasificación molecular en enfermedades complejas identificación de genes característicos de una patología (firma o “signature”). Predicción de respuesta a un tratamiento. Detección de mutaciones y polimorfismos de un único gen (SNP).

Conclusiones

Conclusiones Como se puede apreciar, las ingentes aplicaciones de los biochips van en creciente aumento, conforme la industria farmacéutica e industria en general exigen nuevas herramientas y aplicaciones para el tratamiento de múltiples enfermedades de origen molecular, genético, bacteriano o viral. Donde las ventajas de estos dispositivos son mayores que sus desventajas, como son: alto rendimiento y capacidad de procesamiento de material genético, alta especificidad y sensibilidad en el momento del análisis, los ensayos son fácilmente reproducibles y transportables, poseen alto paralelismo a la hora de efectuar mediciones simultáneas de muestras diferentes, el coste de reactivos no es muy elevado, permite la posibilidad de almacenamiento de la información en sistemas de computo confiables y no se precisa de controles biológicos especiales para el manejo de residuos.