Químicos de Montreal desenvolvem sensor rápido baseado em DNA para monitorar drogas.

Químicos de Montreal desenvolvem sensor rápido baseado em DNA para monitorar drogas.

Químicos da Universidade de Montreal desenvolveram “cascatas de sinalização” de moléculas de DNA para relatar e quantificar a concentração de diferentes moléculas em uma gota de sangue, tudo em 5 minutos. Seus resultados, validados através de experimentos em ratos, foram publicados hoje na revistaJornal da Sociedade Química Americanapublicado e poderia ajudar a desenvolver dispositivos vestíveis para monitorar e otimizar o tratamento de diversas doenças.

Este avanço foi alcançado por um grupo de pesquisa liderado pelo professor de química da UdeM, Alexis Vallée-Bélisle. “Um fator crítico para o sucesso de vários tratamentos é fornecer e manter uma dosagem terapêutica do medicamento durante toda a terapia”, disse ele. “A exposição terapêutica abaixo do ideal reduz a eficácia e normalmente leva à resistência aos medicamentos, enquanto a superexposição aumenta os efeitos colaterais”.

No entanto, manter a concentração correta dos medicamentos no sangue continua a ser um grande desafio na medicina moderna. Como cada paciente tem um perfil farmacocinético diferente, a concentração dos medicamentos no sangue varia significativamente. Com a quimioterapia, por exemplo, muitos pacientes com câncer não recebem a dosagem ideal da medicação e, atualmente, poucos exames são rápidos o suficiente para detectar esse problema.

“Testes fáceis de realizar poderiam disseminar amplamente o monitoramento terapêutico de medicamentos e permitir tratamentos personalizadosdisse Vincent De Guire, bioquímico clínico do Hospital Maisonneuve-Rosemont, afiliado à UdeM, e presidente do Grupo de Trabalho de Erros Laboratoriais e Segurança do Paciente da Federação Internacional de Química Clínica e Medicina Laboratorial.

“Uma solução conectada, semelhante a um medidor de glicose no sangue em termos de portabilidade, acessibilidade e precisão, que mede as concentrações dos medicamentos no momento certo e transmite os resultados diretamente à equipe de saúde, garantiria que os pacientes recebessem a dose ideal que maximizasse suas chances de recuperação“disse De Guire em uma revisão independente do estudo.

Como aconteceu

Titular de uma Cátedra de Pesquisa do Canadá em Bioengenharia e Bio-Nanotecnologia, Vallée-Bélisle passou muitos anos pesquisando como os sistemas biológicos monitoram a concentração de moléculas em seu ambiente em tempo real.

O avanço desta nova tecnologia veio da observação de como as células detectam e quantificam a concentração de moléculas no seu ambiente.

“As células desenvolveram 'cascatas de sinalização' em nanoescala compostas de biomoléculas programadas para interagir para ativar atividades celulares específicas na presença de quantidades específicas de estímulos ou moléculas externasdisse o primeiro autor do estudo, Guichi Zhu, pesquisador de pós-doutorado na UdeM.

“Inspirados na modularidade dos sistemas de sinalização da natureza e na facilidade com que eles podem evoluir para detectar novos alvos moleculares, desenvolvemos cascatas de sinalização semelhantes baseadas em DNA que podem detectar e quantificar moléculas específicas, gerando um sinal eletroquímico facilmente mensurável." ela disse.

O princípio desses sensores é simples: o alvo molecular ou medicamento a ser monitorado (mostrado em verde na figura acima) pode interagir com uma molécula específica de DNA chamada aptâmero (molécula amarela). Ao se ligar ao alvo molecular, esse DNA “aptâmero” não consegue mais inibir outro DNA eletroativo (DNA vermelho), que pode então atingir a superfície de um eletrodo e gerar uma corrente eletroquímica que pode ser facilmente detectada com um leitor de baixo custo.

“Uma grande vantagem destes testes electroquímicos baseados em ADN é que o seu princípio também pode ser generalizado para muitos alvos diferentes, permitindo-nos desenvolver dispositivos baratos que possam detectar muitas moléculas diferentes em cinco minutos no consultório médico ou mesmo em casa.disse Vallée-Bélisle, cuja equipe validou seu novo mecanismo detectando quatro moléculas diferentes durante esse período.

Testes em ratos

Para ilustrar como este novo mecanismo de sinalização pode ser adaptado num teste caseiro fácil de usar que permite aos pacientes monitorizar e optimizar a sua quimioterapia, os autores também demonstraram a monitorização em tempo real de um medicamento antimalárico em ratos vivos. Os testes padrão atuais usados ​​normalmente exigem procedimentos que levam horas e instrumentação cara.

Este novo mecanismo de sinalização produz alterações suficientes na corrente elétrica para serem medidas com eletrônicos baratos, semelhante à tecnologia dos medidores de glicose no sangue usados ​​pelos diabéticos para verificar o açúcar no sangue.

“Este teste baseado em ADN permitiu-nos desenvolver sensores para múltiplas moléculas sanguíneas, embora a sua concentração fosse por vezes menos de 100.000 vezes menos concentrada que a da glicose.disse Bal-Ram Adhikari, outro pesquisador de pós-doutorado da UdeM que participou do estudo.

Uma patente para esta invenção foi licenciada pela Anasens, com sede em Montreal, para acelerar sua comercialização.

Fontes: