Biossensor para diagnóstico de Alzheimer

Um biossensor desenvolvido pelo Instituto de Física de São Carlos da Universidade de São Paulo consegue detectar alterações das quantidades de proteínas envolvidas na doença de Alzheimer. O melhor? O método é barato e detecta as alterações em menos de um minuto! Quer saber como funciona? Confira no texto abaixo!

Fonte: Natasha Connel/Unsplash

Alzheimer é uma doença degenerativa caracterizada pela perda progressiva das funções cognitivas, tais como memória e noção de espaço e tempo, o que afeta a realização de tarefas diárias de pessoas acometidas pela doença. E segundo a Associação Brasileira de Alzheimer, só no Brasil há 1,2 milhão de casos da doença.

Até hoje, não há testes simples para diagnóstico da doença, e as ferramentas utilizadas na clínica, que incluem imagens do cérebro e análise de proteínas específicas que possam evidenciar a doença, no líquido que circunda o ambiente cerebral (líquido encefalorraquidiano) através de um punção espinhal (retirada de líquido da medula espinhal através de agulhas de grande calibre), demandam recursos de profissionais, financeiros e são principalmente desconfortáveis para o paciente.

Máquina de Ressonância Magnética, utilizada para imageamento neural. Fonte: Michal Jarmoluk/Pixabay.

Uma luz no fim do túnel

Pensando no grande número dos acometidos pela doença e em uma maneira de amenizar gastos no sistema de saúde e a má experiência dos pacientes, pesquisadores do laboratório de Nanomedicina e Nanotoxicologia do Instituto de Física de São Carlos da Universidade de São Paulo (IFSC-USP) desenvolveram um método baseado em um sistema de bioimunossensoreamento (isto é, um sensor que usa anticorpos para detectar proteínas em uma solução) que pretende usar um biofluído (por exemplo, o sangue) como amostra para obtenção do diagnóstico. O instituto têm como alvo do biofluído o sangue por ser menos custoso e de mais fácil obtenção do que outros métodos.

Como a tecnologia funciona no contexto da doença?

Diversos estudos demonstram que duas proteínas, Fetuína B e Clusterina, possuem concentrações alteradas em pacientes com Alzheimer. Comparadas a pessoas que não apresentam a doença, Fetuína B possui concentrações menores e Clusterina, por sua vez, possui concentrações maiores.

A plataforma para detecção utilizada pelo grupo de pesquisadores foi um dispositivo analítico baseado em papel microfluídico (uPAD), que é barato, de fácil desenvolvimento e portátil para quantificação de marcadores (moléculas com forma ou quantidade diferenciada em uma determinada condição, no caso, na doença de Alzheimer) múltiplos, além de ser capaz de realizar detecções colorimétricas (alteração de cor) e eletroquímicas (alterações elétricas na molécula, já que todas portam cargas elétricas). O grupo utilizou o dispositivo para detectar esses marcadores via ensaio imune, ou seja, uma detecção dependente da ligação da partícula acoplada no sensor (o anticorpo) e seu ligante (a proteína alvo).

Visualização dos compartimentos do biossensor para detecção da Clusterina e Fetuína B: Área de amostragem (S), conjugação (C) e teste (T). Em um dos braços, o teste é feito sem a amostra apenas contando com uma solução que contém proteína do soro (BSA), de forma a normalizar a leitura dos outros braços. Fonte: Brazaca, L. C. et. al.; 2019.

À estrutura do dispositivo, nos espaços de conjugação (veja na imagem acima), são acopladas nanopartículas de ouro (AuNPs) conjugadas com anticorpos específicos para cada proteína (Anti-clusterina e Anti-fetuina B), que são carregadas para as áreas de teste (T) quando o biofluído (no caso, uma amostra de sangue, contendo as proteínas marcadoras) é adicionado à estrutura. Nestes locais de teste, ocorre a ligação dos anticorpos às proteínas marcadoras, na medida em que a quantidade de ligações causa uma mudança de cor naquela região, de branco pra rosa.

Modelo esquemático da estrutura e funcionamento do biossensor desenvolvido pelos pesquisadores do IFSC-USP. A amostra é adicionada no centro dos 3 braços. Anticorpos (Ab) seletivos para Clusterina e Fetuína B são imobilizados em nanopartículas de ouro (AuNP-Ab) nos locais de conjugação e toda a solução é levada ao local de teste (local com coloração rosa, na ilustração acima), onde ocorrerá a o processo de detecção via métodos de colorimetria (ocorrendo mudança de coloração do local para a cor rosa) e alterações eletroquímicas das nanopartículas de ouro. Fonte: Brazaca, L. C. et. al.; 2019.

Essa é mais uma tecnologia saindo de terra brasileira! E, embora essa tecnologia ainda estar em testes iniciais, utilizando uma amostra de sangue de um paciente real, os resultados apontam para um dispositivo eficaz, fácil de desenvolver e de baixo custo. A abordagem utilizando mais de um marcador, simultaneamente, parece ser promissora como método de detecção, contando com alta fidelidade no teste.

Essa tecnologia será essencial para baratear os custos com saúde pública no Brasil, dado o grande número de pessoas acometidas pela doença, e o aumento da expectativa de vida no país, o que resulta em maiores taxas de incidência da doença no país.

Quer saber mais sobre Anticorpos? Confira nossa recente publicação sobre Vacinas!

Quer saber mais sobre Sensores? Confira neste link mais um texto do ARGO mostrando esse mundo dos biossensores!

Referências:

LC Brazaca, JR Moreto, A Martín, F Tehrani, J Wang, V Zucolotto. Colorimetric Paper-Based Immunosensor for Simultaneous Determination of Fetuin B and Clusterin toward Early Alzheimer’s Diagnosis. (2019). ACS nano 13 (11), 13325–13332.