Tecnología de matriz de suspensión

La tecnología de matrices de suspensión (o SAT ) es una plataforma de cribado multiplexado, a gran escala y de alto rendimiento utilizada en biología molecular . SAT se ha aplicado ampliamente a la investigación genómica y proteómica , como la genotipificación de polimorfismos de un solo nucleótido (SNP) , el cribado de enfermedades genéticas , el perfil de expresión génica , el cribado para el descubrimiento de fármacos y el diagnóstico clínico. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} SAT utiliza microesferas (5,6 µm de diámetro) para preparar matrices. SAT permite la prueba simultánea de múltiples variantes genéticas mediante el uso de estas microesferas, ya que cada tipo de microesfera tiene una identificación única basada en variaciones en las propiedades ópticas, siendo la más común el color fluorescente. Como cada color e intensidad de color tiene una longitud de onda única, las microesferas se pueden diferenciar fácilmente en función de su intensidad de longitud de onda. Las microesferas se suspenden fácilmente en solución y presentan una cinética favorable durante un ensayo. De forma similar a los microarrays planos (por ejemplo, microarrays de ADN ), una molécula receptora apropiada, como sondas de oligonucleótidos de ADN, anticuerpos u otras proteínas , se une a las microesferas marcadas de forma diferente. Esto produce miles de elementos de microesferas en el array. La hibridación sonda-diana se detecta generalmente mediante dianas marcadas ópticamente, lo que determina la abundancia relativa de cada diana en la muestra. ^{[ 4 ]} 

Se extrae ADN de las células para crear fragmentos de prueba. Estos fragmentos se añaden a una solución que contiene diversas microesferas. Cada tipo de microesfera contiene una sonda de ADN conocida con una fluorescencia única . Los fragmentos de prueba y las sondas en las microesferas se hibridan entre sí. Una vez hibridadas, las microesferas se clasifican, generalmente mediante citometría de flujo . Esto permite detectar cada una de las variantes genéticas de la muestra original. Los datos recopilados indican la abundancia relativa de cada muestra hibridada en la microesfera.

Dado que las microesferas se suspenden fácilmente en solución y cada microesfera conserva su identidad al hibridarse con la muestra de prueba, un experimento típico de matriz de suspensión puede analizar una amplia gama de análisis biológicos en una sola reacción, denominada "multiplexación". En general, cada tipo de microesfera utilizada en una matriz se prepara individualmente en grandes cantidades. Por ejemplo, las matrices de microesferas disponibles comercialmente de la tecnología Luminex xMAP utilizan una matriz de 10x10 elementos. Esta matriz incluye microesferas con colorantes rojos e infrarrojos, cada uno con diez intensidades diferentes, para dar lugar a una matriz de 100 elementos. ^{[ 4 ]} Por lo tanto, el tamaño de la matriz aumentaría exponencialmente si se utilizan varios colorantes. Por ejemplo, cinco colorantes diferentes con 10 intensidades diferentes por colorante darán lugar a 100 000 elementos de matriz diferentes.

• Alto rendimiento: En el análisis multiplex, un ensayo de 100 muestras puede analizarse cada 30 segundos. La citometría de flujo de alto rendimiento recientemente descrita puede analizar una placa de 96 pocillos en 1 minuto y, teóricamente, el ensayo de 100 muestras con este sistema puede analizarse en menos de 1 segundo, o potencialmente procesar 12 millones de muestras al día. ^{[ 4 ]}
• Alta densidad/multiplexación de matrices: En comparación con las micromatrices planas, SAT permite realizar mediciones en paralelo. Unos pocos microlitros de microesferas pueden contener miles de elementos de la matriz, y cada elemento está representado por cientos de microesferas individuales. Por lo tanto, la medición mediante citometría de flujo representa un análisis replicado de cada elemento de la matriz. ^{[ 4 ]}
• Recopilación eficaz de información: Una de las ventajas de utilizar SAT es que permite tomar una muestra de un paciente u organismo de investigación y analizar simultáneamente múltiples variantes genéticas. De este modo, a partir de una sola muestra se puede determinar qué virus de entre una serie de virus tiene un paciente, o qué mutación de pares de bases está presente en el organismo con un fenotipo único. ^{[ 3 ]}
• Rentable: Actualmente, los kits de matrices de suspensión disponibles comercialmente cuestan entre 0,10 y 0,25 dólares por secuencia analizada. ^{[ 1 ]}

• Tamaño de matriz relativamente pequeño : Aunque tiene el potencial de usar una mayor cantidad de colorantes para generar millones de elementos de matriz diferentes, la generación actual de matrices de microesferas disponibles comercialmente (de la tecnología Luminex xMAP) solo utiliza dos conjuntos de colorantes y, por lo tanto, solo puede detectar ~100 objetivos por experimento. ^{[ 4 ]}
• La hibridación entre diferentes conjuntos de sondas y secuencias diana requiere una temperatura de hibridación específica , que se ve afectada por la longitud y la secuencia de la sonda de oligonucleótido. Por lo tanto, para cada experimento, solo se puede utilizar una temperatura de hibridación posible. Así, todas las sondas utilizadas en un experimento dado deben diseñarse para hibridar con la diana a la misma temperatura. Si bien la introducción de desajustes de pares de bases en algunos conjuntos de sondas podría minimizar las diferencias de temperatura de hibridación entre cada conjunto de sondas, el problema de la hibridación sigue siendo significativo si se prueban más de 10-20 dianas en una reacción. ^{[ 1 ]}

• Productos Luminex