Uso de la Electroforesis para Detectar Enfermedades Genéticas

noviembre 8, 2022by Kalstein
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En los seres humanos se observó por primera vez el vínculo genético de ciertas enfermedades, entre la hemofilia ligada al sexo y el daltonismo. Sin embargo, la aplicación de los principios de vinculación genética al diagnóstico fue limitada hasta que la riqueza de los marcadores genéticos presentes en el ADN pudo detectarse fácilmente utilizando la propia molécula de ADN. Pueden detectarse dos tipos principales de variación del ADN entre distintos individuos o entre un par de cromosomas homólogos del mismo individuo:

  • Las sustituciones de un solo nucleótido pueden sustituir un par de bases (pb) por otro pb diferente.
  • También puede existir una diferencia en el número de pb. Esta diferencia puede implicar la supresión (o inserción) de un solo pb o puede ser más extensa, implicando cientos o miles de pb. 

El tamaño del genoma humano (unos 3.000 millones de pb) y la frecuencia de las variantes/deleciones de la secuencia hacen prever que el número total de variantes comunes debería ser del orden de decenas de millones. En teoría, los marcadores vinculados a cualquier gen de enfermedad pueden analizarse mediante la tipificación del ADN.

Sin embargo, a medida que los genes de la enfermedad se localizan mediante marcadores vinculados, este enfoque de vinculación para el diagnóstico genético está siendo rápidamente superado por la tipificación directa del ADN de las propias mutaciones de la enfermedad. El diagnóstico directo de las mutaciones desempeña un papel cada vez más importante en el diagnóstico genético a medida que se están aislando más genes de enfermedades y se descubran sus mutaciones.

Algunos marcadores genéticos típicos empleado en el diagnóstico

Los polimorfismos de longitud de fragmentos de restricción (RFLPs) fueron los primeros marcadores descritos en los que se detecta una variación en la estructura de una molécula de ADN. La longitud de un fragmento de restricción, generado al cortar el ADN con una enzima de restricción (ER) determinada, variará si:

  • La secuencia de reconocimiento de la enzima tiene una sustitución de nucleótidos que impide la escisión.
  • El número de bases entre dos sitios de corte por la ER varía debido a la inserción/eliminación.

Tradicionalmente, los RFLP se han detectado mediante la hibridación de sondas de ADN, radiomarcadas con fósforo 32, a los Southern blots de fragmentos de restricción separados por electroforesis en gel de agarosa. Una de las primeras aplicaciones de los marcadores RFLP en enfermedades hereditarias fue para el diagnóstico prenatal de la anemia de células falciformes. Otros marcadores de interés lo constituyen:

  • Minisatélites: consisten en una secuencia «central» hipervariable de 17-35 pb que está presente como un número variable de repeticiones en tándem, (VNTR), dando lugar a una región altamente polimórfica o hipervariable (HVR). Un HVR cerca del gen de la a-globina ha sido útil para el diagnóstico de la poliquistosis renal en adultos.
  • Microsatélites: consiste en una repetición GT en una hebra y una repetición CA en la hebra complementaria. Estos tramos cortos de microsatélites, de unas 10-20 unidades de repetición, varían en un múltiplo de 2 pb entre los miembros de cromosomas homólogos. Esto se ha encontrado dentro del gen de la distrofina que está mutado tanto en la distrofia muscular Duchenne como en la Becker.

Detección y visualización de los marcadores genéticos

La detección de marcadores genéticos para la tipificación del ADN plantea dos problemas. En el primero, se hace necesario visualizar la región de interés particular de entre los tres mil millones de pb del ADN humano. Y, en segundo lugar, es necesario poder discriminar entre variantes ligeramente diferentes de un mismo fragmento de ADN.

La visualización se ha basado tradicionalmente en la afinidad excepcional de una molécula de sonda de ADN monocatenario por su cadena complementaria. Las sondas de ADN, radiomarcadas con fósforo 32, se han hibridado con ADN monocatenario inmovilizado en membranas de nitrocelulosa o nylon, detectando las bandas correspondientes a las regiones de hibridación mediante autorradiografía.

Un enfoque alternativo utiliza la PCR para amplificar fragmentos específicos que se encuentran entre un par de cebadores situados en hebras opuestas y complementarias. El producto puede visualizarse directamente, seguido de una electroforesis en un gel de agarosa que contiene bromuro de etidio (EtBr). Cuando se irradia con luz ultravioleta, el colorante EtBr que está unido al ADN producirá una fluorescencia amarilla.

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Estas celdas, son adecuadas para obtener los patrones de líneas brillantes típicos de la separación de los fragmentos de ADN obtenidos, ya que la electroforesis en gel es una técnica importante para separar una gran variedad de moléculas en genética, y la que ofrece el fabricante Kalstein, es adecuada para diferentes estudios, como el diagnóstico de enfermedades genéticas. Estos equipos se caracterizan por:

  • Diseño en vertical u horizontal, siendo este último adecuado para el análisis de ADN y ARN.
  • Permite incorporar suficiente solución buffer para controlar el pH y enfriar el sistema.
  • Tiene una función de autoapagado cuando se levanta la tapa.

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