Uma equipe de pesquisadores da UCLA encontrou uma maneira de acelerar e simplificar a detecção de proteínas no sangue e no plasma, abrindo o potencial para diagnosticar a presença precoce de doenças infecciosas ou câncer durante uma visita ao consultório médico. O novo teste leva cerca de 10 minutos, em oposição às duas a quatro horas dos testes atuais de última geração.

A nova abordagem superou vários desafios importantes na detecção de proteínas que são biomarcadores de doenças. Primeiro, essas proteínas estão frequentemente em baixa abundância nos fluidos corporais e identificá-las com precisão requer processos de amplificação. A abordagem atual usa enzimas para amplificar o sinal das proteínas. Contudo, as enzimas podem se decompor se não forem armazenadas em temperaturas adequadas. Também, para evitar um falso positivo, o excesso de enzimas precisa ser removido. Isso aumenta a complexidade e o custo do teste.

O estudo, que incluiu pesquisadores da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas Henry Samueli, o California NanoSystems Institute, e a David Geffen School of Medicine, foi publicado online no jornal ACS Nano .

Os pesquisadores incluíram o autor principal Donghyuk Kim, um pesquisador de pós-doutorado da UCLA em bioengenharia e Dino Di Carlo, professor de bioengenharia. Eles colaboraram com Aydogan Ozcan, Professor do Reitor de Engenharia Elétrica e Bioengenharia e Omai Garner, professor assistente de patologia e medicina na David Geffen School of Medicine da UCLA.

A equipe da UCLA desenvolveu uma abordagem para amplificar um sinal de proteína sem quaisquer enzimas, eliminando assim a necessidade de um sistema complexo para lavar o excesso de enzimas, e isso funcionaria apenas na presença da proteína alvo. Essa nova abordagem fez uso de uma reação em cadeia molecular que foi fortemente desencadeada apenas na presença de uma proteína-alvo.

A reação em cadeia molecular é impulsionada por um ciclo de eventos de ligação ao DNA. O processo começa com uma chave de DNA dividida em duas partes. Se a proteína alvo estiver presente, as duas partes se unem para formar um complexo de DNA. A formação do complexo de DNA gera moléculas de sinalização de DNA, que por sua vez gera o mesmo complexo de DNA, levando a mais moléculas de sinalização, propagando assim ciclos repetidos.

"Cortando a 'chave' do DNA em duas partes, descobrimos que cada parte não poderia catalisar ou 'abrir' a reação separadamente, mas apenas quando uma proteína agia como cola - essencialmente unindo as partes, a chave de DNA tornou-se funcional novamente, "disse Kim, um membro do laboratório de Di Carlo.

As descobertas da equipe da UCLA baseiam-se em trabalhos anteriores que empregaram esse mecanismo livre de enzimas de amplificação de ácido nucléico para detectar DNA.

"Ao contrário das abordagens anteriores para alcançar uma leitura amplificada de proteínas, como o ensaio de ligação de proximidade, esta abordagem não requer múltiplas enzimas, reações enzimáticas baseadas na polimerização mais longas, ou controle de temperatura para amplificar o sinal, "Di Carlo disse." Na verdade, o novo ensaio opera em temperatura ambiente e atinge resultados em cerca de 10 minutos. "

A equipe demonstrou a abordagem com duas proteínas-alvo - estreptavidina, amplamente utilizado como uma proteína de teste para novos ensaios de diagnóstico, e nucleoproteína de influenza, que é uma proteína associada ao vírus influenza.

A longo prazo, a equipe visa combinar a técnica com leitores portáteis que podem ser particularmente benéficos em clínicas em áreas com poucos recursos.

"Como a técnica requer menos etapas do que outros ensaios, pode ter um impacto significativo em diagnósticos distribuídos e relatórios de saúde pública, especialmente em combinação com a tecnologia de leitura portátil e em rede econômica que nosso laboratório está desenvolvendo, "Ozcan disse.

A equipe demonstrou um leitor de microplaca portátil sinérgico adequado para ensaios de diagnóstico de proteínas baseados em sistemas ópticos e computacionais de telefones celulares no início deste ano.

Garner, que também é o diretor associado do laboratório de microbiologia clínica da UCLA Health, enfatizou a ampla aplicação da técnica. "Embora demonstrado inicialmente na detecção de proteínas associadas à gripe, prevemos que a abordagem pode ser generalizada para uma gama de biomarcadores de proteína associados a doenças infecciosas e câncer, "disse Garner. Ele observou que pode ser configurado para detectar doenças como Zika ou Ebola.

Os pesquisadores enfatizaram que um trabalho adicional é necessário para adaptar o ensaio a amostras clínicas complexas que podem ter outros compostos interferentes, e a otimização adicional dos reagentes para o ensaio pode melhorar o desempenho.