Biossensores que detectam câncer também poderão diagnosticar coronavírus

Pesquisadores do Instituto de Física de São Carlos vão adaptar biossensor de material genético para diagnóstico da covid-19

Texto: Júlio Bernardes  – Jornal da USP – 24/04/2020

No Instituto de Física de São Carlos (IFSC) da USP, pesquisadores desenvolveram método de diagnóstico de câncer de cabeça e pescoço mais simples e barato que o empregado atualmente. O estudo, realizado em parceria com o Hospital de Amor de Barretos (interior de São Paulo), utiliza genossensores, um tipo de biossensor que detecta o material genético dos tumores cancerígenos em poucos minutos, com dispositivos portáteis. Os cientistas também desenvolveram sensores para câncer de pâncreas e de próstata e vão iniciar estudos com o objetivo de adaptar a técnica para diagnosticar a covid-19.

A pesquisa com os biossensores para câncer de cabeça e pescoço é descrita em artigo da revista científica Talanta. “O interesse é permitir que no futuro seja possível realizar triagem numa porcentagem maior da população com exames rápidos e acessíveis, pois o equipamento de medida é simples e portátil, e a análise pode ser feita em qualquer local, e não apenas em laboratórios de análise clínica”, afirma ao Jornal da USP o professor Osvaldo Novais de Oliveira Junior, responsável pelo estudo. “Sabe-se que a detecção precoce é essencial para o câncer e essa triagem expandida pode ter um grande impacto.”

O professor relata que a detecção de biomarcadores hoje é feita principalmente com a técnica de Reação em Cadeia de Polimerase (PCR), que requer equipamentos sofisticados, caros, e precisam ser operados por técnicos especializados. “Biossensores são os sensores empregados para detectar moléculas de interesse biológico, além de vírus e bactérias”, explica. “Os principais biossensores para diagnóstico médico são os imunossensores, que detectam anticorpos ou antígenos, e os genossensores , que fazem a detecção do material genético (DNA ou RNA) do paciente ou de um agente de infecção.”

De acordo com Oliveira Júnior, os processos de detecção são muito similares para os imunossensores e genossensores. “Em ambos, o sensor é composto por um filme nanoestruturado extremamente fino, feito de materiais biocompatíveis sobre o qual se deposita uma camada ativa”, descreve. “Nos imunossensores, esta camada ativa pode conter antígenos ou anticorpos, e num genossensor a camada ativa consiste de sequências de DNA.”

A detecção se dá quando há um reconhecimento entre as moléculas da camada ativa e moléculas na amostra que está sendo analisada, ressalta o professor do IFSC. “Por exemplo, se o objetivo é detectar anticorpos de uma determinada doença, a camada ativa conterá o antígeno correspondente. Assim, só há detecção positiva quando a amostra contiver tais anticorpos”, conta ao Jornal da USP. “Um raciocínio semelhante vale para os genossensores: o resultado da detecção é positivo apenas se a amostra contiver sequências de DNA que sejam complementares àquelas da camada ativa.”

Resultado positivo

O resultado positivo para a detecção decorre do reconhecimento entre moléculas da amostra e da camada ativa, que causa uma mudança numa propriedade do biossensor, afirma Oliveira Junior. “Essa mudança pode ser numa propriedade elétrica ou óptica do imunossensor ou genossensor”, destaca. “Isso acontece por meio de várias técnicas de detecção, que podem ser elétricas, eletroquímicas e ópticas, e que se aplicam tanto aos imunossensores quanto aos genossensores.”

O professor observa que uma característica importante de pessoas que têm propensão a desenvolver câncer de cabeça e pescoço é a metilação (incorporação de um grupo que contém um átomo de carbono e três de hidrogênio) de um gene específico. “Portanto, se for possível detectar essa metilação, pode-se fazer um diagnóstico precoce, mesmo antes de um indivíduo desenvolver o câncer”, enfatiza. “Os genossensores produzidos na pesquisa fizeram essa detecção sem falsos positivos ou falsos negativos. Isso foi possível porque os colaboradores do Hospital de Amor de Barretos desenharam uma sequência de DNA capaz de reconhecer a metilação do gene nas células.”

“As maiores vantagens da metodologia são a rapidez na obtenção dos resultados de detecção, em geral da ordem de minutos, e o baixo custo dos testes”, afirma Oliveira Junior. “Esse baixo custo se deve a dois fatores principais: os genossensores são obtidos com filmes nanoestruturados em que se empregam pequenas quantidades de materiais, e a técnica de detecção envolve equipamentos baratos de medidas elétricas ou eletroquímicas.”

Covid-19

Segundo o professor do IFSC, as técnicas desenvolvidas na pesquisa podem ser adaptadas para o diagnóstico da covid-19. “A doença tem sido detectada de duas formas. Uma delas são os testes rápidos, feitos com imunossensores, que detectam anticorpos, nos quais o resultado dá positivo em pessoas que desenvolveram anticorpos contra a infecção, e assim a detecção seria negativa em pelo menos parte do período de incubação”, aponta. “O outro tipo de teste emprega PCR e detecta o material genético do vírus. Assim, o resultado da detecção dá positivo tão logo ocorra a infecção, independentemente de haver sintomas ou anticorpos.”

Para adaptar a metodologia desenvolvida no IFSC aos dois tipos de testes de covid-19, Oliveira Júnior relata que inicialmente será necessário modificar a camada ativa. “O restante permanece igual, inclusive o uso de equipamentos simples para detecção elétrica, eletroquímica ou óptica”, afirma. O estudo será feito em colaboração com o Instituto de Química de São Carlos (IQSC) da USP. “Estamos adquirindo as sequências identificadas com genômica para a covid-19 e esperamos iniciar o desenvolvimento dos genossensores em breve.”

Mais informações: e-mail chu@ifsc.usp.br, com o professor Osvaldo Novais de Oliveira Junior

Créditos imagem de capa: Foto: Reprodução/North East