Ser capaz de monitorar a concentração do medicamento no sangue de um paciente é um aspecto importante de qualquer tratamento farmacêutico. Contudo, isso requer equipamentos e instalações que muitas vezes faltam nos cuidados de saúde de campo nos países em desenvolvimento, mas também inibe a qualidade de vida dos pacientes em outros lugares. Cientistas da EPFL, trabalhando por meio de sua startup LUCENTIX, agora desenvolveram um biossensor ligado a anticorpos que pode rastrear a concentração da droga no sangue, alterando sua cor. O biossensor é incorporado a um sistema completo que pode ser usado em campo ou por pacientes em casa. A ciência por trás disso é publicada em Angewandte Chemie .

O laboratório de Kai Johnsson na EPFL é conhecido por desenvolver biossensores, e a pesquisa deu origem à startup LUCENTIX, que desenvolveu um biossensor que permite aos pacientes medir facilmente as concentrações de drogas em seu sistema, sem a necessidade de complexos sistemas de laboratório.

O biossensor é uma molécula composta por três componentes:primeiro, uma proteína que pode se ligar ao medicamento a ser monitorado. Segundo, a enzima produtora de luz luciferase. E terceiro, uma molécula de "marcação" chamada SNAP-tag, que carrega um ligante fluorescente que a proteína (o primeiro componente) reconhece e se liga quando nenhuma droga está presente. Isso causa uma reação entre a luciferase e a molécula fluorescente chamada "transferência de energia de ressonância bioluminescente" (BRET), que produz uma luz vermelha.

A inovação recente, realizado pelo pós-doutorado Lin Xue, envolve a substituição da proteína de ligação do biossensor por parte de um anticorpo que foi desenvolvido contra o fármaco alvo. Quando o biossensor detecta e liga a droga no sangue ou saliva do paciente, o anticorpo "prefere" ligar-se a isso ao invés do ligante fluorescente da etiqueta SNAP. À medida que o ligante é deslocado, a reação BRET é progressivamente interrompida, e agora emite uma luz azul.

Os anticorpos são naturalmente capazes de identificar e ligar moléculas estranhas, virando nosso sistema imunológico contra infecções em potencial. Além disso, a geração de anticorpos que podem identificar especificamente pequenas moléculas como drogas é um procedimento de rotina. Isso significa que o sistema de monitoramento pode ser adaptado a um número virtualmente ilimitado de moléculas, enquanto os pacientes podem realizar o monitoramento em casa e receber informações de qualidade em nível de laboratório. Os métodos de laboratório atuais para fazer isso são complexos e caros, e reduzir a qualidade de vida dos pacientes que freqüentemente precisam ser confinados dentro ou perto de hospitais.

Substituir a proteína de ligação por um anticorpo estabelece um canal geral para a geração de biossensores que podem identificar uma droga sintética na amostra de sangue de um paciente. Como prova de princípio, os cientistas da EPFL testaram com sucesso os novos biossensores contra três drogas - metotrexato, teofilina, e quinino - no laboratório. O próximo passo será otimizar a sensibilidade do biossensor para que ele possa detectar com precisão as concentrações nanomolares ou mesmo menores de drogas / biomoléculas em amostras clínicas.