Todo acerca de los Biochips

DEFINICIÓN:

Los biochips son pequeños dispositivos, similares a los microchips de los ordenadores, que presentan una amplia variedad de aplicaciones en el campo de la biología y la medicina. Es una placa de muy pequeño tamaño que contiene fragmentos de genes distribuidos en filas y columnas. Si se deposita en su superficie una muestra biológica, el biochip interacciona, marcando el material genético, según si está activado o no, con distintos colores. Este cambio en el color lo interpreta el ordenador permitiendo diagnosticar dolencias o la predisposición a padecerlas.

FABRICACIÓN Y FUNCIONAMIENTO:

Se fabrican diversos tipos de Biochips, cada uno adaptado a una aplicación concreta en la investigación del ser humano. Aunque, todos ellos se componen de una placa de circuito fluorescente ya que gracias a ella se podrán obtener conclusiones. La parte principal es una lámina delgada en cuya superficie se hacen orificios diminutos colocados de forma ordenada. Cada uno de estos orificios se rellena con fragmentos del ADN. Previamente es necesario conocer la huella genética. Una vez que los genes del paciente se han unido a los genes de referencia del biochip, de forma que se pueden concretar si estos genes determinan una enfermedad o una malformación. De este modo se puede comprobar un grupo entero de genes.

VENTAJAS DE LOS BIOCHIPS

Los investigadores ven en estos dispositivos numerosas ventajas, ya que tienen un alto rendimiento y capacidad, baja relación de coste y eficacia, y alta sensibilidad. Además, permiten realizar simultáneamente numerosos ensayos utilizando muestras distintas o múltiples ensayos con una única muestra. Por un lado no se precisa el maneja de radiactividad.  Por otro lado no se precisa un plan de gestión de residuos, tal como ocurre en muchos laboratorios de investigación.

Sin embargo, la falta de estandarización de los procesos y la inversión inicial en las infraestructuras iniciales para llevar acabo ensayos con biochips generan un coste muy elevado que todavía es difícil de amortizar.

 MÁS SOBRE LAS APLICACIONES DE LOS BIOCHIPS

La tecnología en biochips tiene un amplio campo de aplicaciones, ya sea a nivel experimental, a nivel industrial o a nivel humano. Ejemplos de su utilización

Medicina preventiva

Para el conocimiento de rasgos genéticos de las poblaciones, con el fin de prevenir algunas predisposiciones a padecer ciertas enfermedades, antes que se manifiesten sus síntomas en la sociedad de esa zona.

Seguimiento de terapia

Permite valorar determinados rasgos genéticos que podrían tener incidencia directa en la respuesta a una terapia genética.

 Monitorización de expresión génica

Permite cuantificar de manera simultánea la expresión de un gran número de genes, para ello se emplea como complemento sistemas robóticos de alta precisión.

Detección de mutaciones y polimorfismos

Permite el estudio de un gran número de polimorfismos, elemento o sistemas que puede tener diferentes formas, y detección de mutaciones en secuencias genéticas complejas correlacionándolas con enfermedades específicas e infecciosas.

 Diagnóstico molecular y/o clínico

Los biochips se emplean para comprender la resistencia de los microorganismos ante los antibióticos e identificar dianas genéticas con valor terapéutico, estudiar su biología interna, identificación de cepas y desarrollo de medidas preventivas frente a las enfermedades infecciosas.

Screening y toxicología de fármacos

Análisis en los cambios que presenta el organizo durante la administración de un fármaco y efectos toxicológicos asociados.

 Nanosensores

Se emplean en nanomedicina, neogenética y nanobiotecnología, como sistemas de detección y rastreo de trazas o fragmentos genéticos con fines terapéuticos, militares e industriales.

 Biochips para prótesis artificiales

Se pretende crear retinas artificiales para visión robótica y visión humana, interponer células nerviosas con semiconductores para crear miembros electromecánicos que trabajen en conjunto con el sistema nervioso humano.

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. 

Relación entre la biología y la Informática

Se debe distinguir entre tres acepciones en las que se unen la biología y la informática, pero con objetivos y metodologías bien diferenciadas:

Bioinformática o Biología Molecular

Computacional: investigación y desarrollo de la infraestructura y sistemas de información y comunicaciones que requiere la biología

Molecular y la genética (Redes y bases de datos para el genoma, microarrays,...). (Informática aplicada a la biología molecular y la genética).

Biología Computacional: computación que se aplica al entendimiento de cuestiones biológicas básicas, no necesariamente en el nivel molecular, mediante la modelización y simulación. (Ecosistemas, modelos fisiológicos). (Informática y matemáticas aplicadas a la biología).

Biocomputación: desarrollo y utilización de sistemas computacionales basados en modelos y materiales biológicos. (Biochips, biosensores, computación basada en ADN, redes de neuronas, algoritmos genéticos). (Biología aplicada a la computación).

Básicamente, los sistemas informáticos que se emplean en este campo son:

·         Bases de datos

·         Software para visualización

·         Programas para control de reactivos, geles y otros materiales

·         Generación y ensamblaje de secuencias

·         Programas para análisis de secuencias

·         Programas para predicción de estructura de proteínas

·         Paquetes de integración y ensamblaje de mapas genéticos

·         Software para clasificación y comparación

·         Técnicas de Inteligencia Artificial

·         Gestión de datos

·         Bases de datos locales o accesibles mediante redes de comunicaciones.

·         Literatura médica y científica unida a las secuencias.

·         Distribución de datos

·         Redes de comunicaciones

·         Aplicaciones

·         Gestión de datos en el laboratorio

·         Automatización de experimentos

·         Ensamblaje de secuencias contiguas

·         Predicción de dominios funcionales en secuencias génicas

·         Alineación de secuencias

·         Búsquedas en las bases de datos de estructuras

·         Predicción de genes

·         Predicción de la estructura de proteínas

·         Evolución molecular. Árboles filogenéticos

·         Información Científica.

·         Documentos de difusión y apoyo a la Bioinformática

CONCLUSIÓN BIOCHIPS

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 costo de reactivos no es muy elevado, permite la posibilidad de almacenamiento de la información en sistemas de cómputo confiables y no se precisa de controles biológicos especiales para el manejo de residuos.