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.
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
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).
Los biochips son dispositivos similares a los microchips
de computadores, aunque con una amplia variedad de
funciones para la medicina y la agricultura.
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.
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.
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Chips de ADN para Genotipado