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Pensando fuera del congelador: Almacenamiento de ADN y ARN
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Mientras que las temperaturas ultra bajas son la solución de última generación para el almacenamiento de bioespecímenes, el almacenamiento en el ambiente es una opción interesante y podría ser superior en ciertas situaciones limitadas. Para muchos tipos de muestras es posible que siempre tengamos que utilizar temperaturas ultra bajas para el almacenamiento a largo plazo. Para otros tipos de muestras, como el ADN y el ARN, existen soluciones alternativas.
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La medicina de precisión se basa en la capacidad de secuenciar e interpretar con precisión la información almacenada en el ADN y el ARN de un individuo determinado. A medida que ha aumentado la necesidad de comprender los antecedentes genéticos subyacentes de los pacientes y los participantes en los ensayos clínicos, también ha aumentado la necesidad de recoger muestras de ADN y ARN de alta calidad. Los estudios de secuenciación de próxima generación (NGS) y los estudios basados en RNA-seq son las principales herramientas utilizadas para obtener estos datos y estas tecnologías se basan en muestras de alta calidad.
ALMACENAMIENTO DE ADN
La recolección y almacenamiento de muestras que mantienen la integridad del ácido nucleico es costosa, especialmente cuando los sitios de recolección están en áreas remotas. Aunque el almacenamiento de ADN a -20°C y -80°C sigue siendo un método común para almacenar las muestras de ADN extraídas, se han realizado múltiples esfuerzos para desarrollar métodos de almacenamiento de muestras de ADN purificado a temperatura ambiente.
Los múltiples ciclos de congelación y descongelación pueden provocar el cizallamiento y la consiguiente degradación del ADN. Una solución es almacenar el ADN en nitrógeno líquido en estado vítreo. Otra solución es almacenar el ADN a temperatura ambiente seca. En términos de estabilidad, el beneficio del ADN seco es que la deshidratación también elimina el agua que participa en las reacciones hidrolíticas que conducen a la rotura del filamento tanto en el ADN como en el ARN (Kansagara, McMahon et al., 2008).
El almacenamiento del ADN a temperatura ambiente sin ninguna forma de estabilización puede llevar a la degradación por una multitud de razones, incluyendo la contaminación de las nucleasas celulares dependiendo de la forma de la muestra. Para combatir esto, los grupos han utilizado varios métodos de secado de muestras para incluir:
secado por atomización
liofilización por pulverización
secado al aire
liofilización
y secado con la adición de compuestos estabilizantes disponibles en el mercado.
Otras opciones para la estabilización del ADN incluyen el uso de tarjetas FTA y la precipitación de ADN en etanol. Sin embargo, estas opciones pueden llevar mucho tiempo para extraer el ADN con fines posteriores y no son adecuadas para todas las aplicaciones, especialmente en laboratorios de alto rendimiento y entornos clínicos. Un enfoque relativamente nuevo y prometedor es el uso de estabilizadores disponibles en el mercado. La adición de un estabilizador al ADN húmedo permite que las muestras se se sequen y almacenen a temperatura ambiente sin riesgo de degradación. Esto permite un almacenamiento de muestras más fácil y económico en entornos con dificultades de recursos, en particular los numerosos ensayos clínicos que se llevan a cabo en lugares con poca infraestructura para el procesamiento y almacenamiento adecuados de las muestras.
ALMACENAMIENTO DE ARN
Al igual que el ADN, la calidad del ARN está influenciada por los ciclos de congelación/descongelación y las respuestas de estrés celular, así como por los protocolos de procesamiento de tejidos y las condiciones de almacenamiento que ocurren antes de la extracción del ARN. La fijación de parafina fijada con formalina (FFPE) sigue siendo el método principal de conservación de tejidos en los laboratorios de patología, pero dificulta la extracción de ARN debido a la fragmentación. La congelación instantánea proporciona un ARN de mayor calidad que el FFPE, pero a menudo resulta poco práctica para los laboratorios y centros clínicos que tienen un acceso limitado a las instalaciones de congelación necesarias y limita la recogida de muestras a una ubicación centralizada.
Los compuestos comerciales, como el RNAlaterTM, permiten sumergir inmediatamente pequeños trozos de tejido en la solución estabilizante sin necesidad de congelar las muestras. Estas muestras de tejido conservadas pueden almacenarse a temperatura ambiente hasta una semana, 4°C durante un mes y -80°C durante períodos más largos, hasta seis meses antes de la extracción. Esta solución excluye la necesidad de equipo especializado de preservación y proporciona a los sitios de recolección la capacidad de aislar el ARN en un momento posterior sin poner en peligro la calidad o cantidad del ARN obtenido, eliminando así la necesidad de procesar inmediatamente las muestras de tejido (Salehi, 2014).
Muchos ensayos clínicos también recolectan y almacenan células para ensayos de células vivas. El estándar de oro para el almacenamiento de células a largo plazo es mantenerlas en nitrógeno líquido, aproximadamente a -180°C. Las células se almacenan con un criopreservante, típicamente DMSO, que ayuda a reducir la formación de cristales dañinos, que pueden alterar las membranas celulares. Cuando se conservan y almacenan adecuadamente, las células se pueden revivir y utilizar con éxito en ensayos décadas más tarde.
LA OPCIÓN DE ALMACENAMIENTO EN AMBIENTE
Aunque actualmente es posible el almacenamiento de ADN y ARN en el ambiente, el almacenamiento de células a temperatura ambiente es un problema mucho más difícil. Aunque no hay tecnología disponible para el almacenamiento a largo plazo en el ambiente de células viables, se han producido algunos avances en el almacenamiento a corto plazo. Dado que el plazo para la viabilidad de estas técnicas es relativamente corto, actualmente se hace hincapié en el transporte a temperatura ambiente de cultivos celulares. Típicamente, las células son recolectadas o cultivadas, y luego incrustadas en alguna forma de matriz gelatinosa. Algunas estrategias incluyen mezclas de azúcares (Stefansson, Adams et al. 2016; Stefansson, Han et al. 2017), hidrogeles de alginato (Stefansson, Han et al. 2017), o estructuras similares a la mucina (Canton, Warren et al. 2016). A pesar de que el almacenamiento ambiental a largo plazo de células viables no estará disponible durante mucho tiempo, si es que lo está, hoy en día existen soluciones para el almacenamiento de ADN y ARN
CONCLUSIÓN
Aquí en Fisher BioServices, entendemos las diversas necesidades de nuestros clientes y somos capaces de satisfacer esas necesidades a través de nuestra capacidad de manejar material a temperaturas que van desde ambiente hasta criogénico. Nuestros equipos de expertos tienen un profundo conocimiento de la compleja logística requerida para mover las muestras entre sitios, almacenarlas adecuadamente para mantener su integridad y administrar un inventario para asegurar que todas las muestras estén disponibles para su análisis. Reconocemos que la integridad de la muestra es esencial para la investigación de nuestros clientes y desarrollamos soluciones flexibles para que sean capaces de lograr sus objetivos de producción. Por ejemplo, el AstraZeneca UK Biobank ofrece almacenamiento a largo plazo y acceso rápido a aproximadamente 1 millón de muestras biológicas humanas de ensayos clínicos, colaboradores y fuentes comerciales de AZ Oncology.