Como a ciência médica passou a entender que o corpo humano é controlado no nível molecular por várias proteínas, hormônios, drogas, e outras substâncias, tecnologias foram desenvolvidas para detectar os níveis dessas moléculas, a fim de monitorar a saúde e diagnosticar doenças. Contudo, muitas dessas moléculas são tão pequenas que não podem ser detectadas pelas técnicas de análise mais amplamente disponíveis, deixando perguntas sobre substâncias cruciais como aminoácidos, açúcares, e lipídios em grande parte sem resposta.

Agora, cientistas do Wyss Institute for Biologicamente Inspired Engineering da Harvard University e do Brigham and Women's Hospital (BWH) criaram um novo tipo de imunoensaio que é capaz de detectar pequenas moléculas com sensibilidade 50 vezes maior do que os métodos de detecção convencionais. e pode ser facilmente integrado às plataformas de diagnóstico existentes. A pesquisa é descrita no Jornal da American Chemical Society .

"A sensibilidade analítica aprimorada de nosso ensaio permite medições de pequenas moléculas em concentrações extremamente baixas, e abre uma janela para fenômenos biológicos que antes eram inacessíveis, "disse o autor sênior David Walt, Ph.D., um membro do corpo docente do Wyss Institute, que também é Professor Hansjörg Wyss de Engenharia Inspirada na Biologia na Harvard Medical School (HMS) e Professor de Patologia na BWH, bem como um professor HHMI.

A nova abordagem é baseada em um tipo de análise chamado imunoensaio competitivo, em que uma quantidade conhecida de uma molécula marcada de interesse e uma amostra com uma quantidade desconhecida da molécula são ambas adicionadas a uma série de anticorpos aos quais se ligam. As moléculas marcadas e não marcadas então "competem" pelos mesmos locais de ligação do anticorpo. Ao analisar a quantidade da molécula de interesse marcada que está ligada aos anticorpos em comparação com o número total de locais de anticorpos disponíveis, é possível concluir que os locais restantes estão ligados pela molécula não marcada da amostra, permitindo que a concentração dessa molécula seja determinada.

Os pesquisadores criaram dois tipos de imunoensaios competitivos que usaram métodos ligeiramente diferentes para capturar pequenas moléculas de interesse, baseado no sistema Simoa da Quanterix. O primeiro método usa microesferas magnéticas revestidas com a molécula alvo como competidor, enquanto o segundo método liga a molécula alvo à enzima beta-galactosidase, que então se liga às esferas magnéticas para formar o complexo competidor. Depois que as misturas de esferas / anticorpos são permitidas a se misturar com uma amostra contendo uma quantidade desconhecida da molécula alvo, os grânulos são enxaguados para remover quaisquer moléculas não ligadas e, em seguida, adicionados a um disco Simoa contendo milhares de micropoços, cada um dos quais pode conter um grânulo ligado a uma molécula alvo. Em seguida, ocorre uma reação que faz com que qualquer poço contendo uma esfera com a molécula alvo marcada fique fluorescente. Quanto menor o número de poços fluorescentes, quanto menos moléculas alvo marcadas são ligadas às esferas, e, portanto, quanto maior for a concentração da molécula alvo não marcada presente na amostra.

Duas pequenas moléculas que são importantes para o funcionamento normal do corpo humano foram analisadas:cortisol e PGE2. O cortisol é amplamente utilizado para avaliar a função da adrenal, pituitária, e glândulas hipotálamo, enquanto a PGE2 é uma molécula de prostaglandina semelhante a um hormônio que influencia a inflamação, fertilidade, e função imunológica. Os novos métodos competitivos foram capazes de detectar seus alvos com até 50 vezes mais sensibilidade do que um ELISA convencional (ensaio de imunoabsorção enzimática), dentro de cerca de uma hora.

“Nosso plano é usar este método em diagnósticos para melhorar a detecção de hormônios em amostras de sangue, "disse o primeiro autor Xu Wang, Ph.D., um pós-doutorado em pesquisa na BWH e no Wyss Institute. "Estamos trabalhando para tentar comercializar essa tecnologia para a detecção rápida de pequenas moléculas para uma variedade de aplicações clínicas e ambientais."

"A equipe de Walt continua avançando no campo do diagnóstico com esse avanço. Ao detectar moléculas anteriormente indetectáveis ​​em uma hora, eles abrem abordagens inteiramente novas para diagnósticos e monitoramento clínico que devem melhorar muito a saúde humana. É precisamente o tipo de inovação translacional que esperamos habilitar e capacitar no Wyss Institute, "disse o Diretor Fundador do Wyss Institute, Donald Ingber, M.D., Ph.D., que também é o professor Judah Folkman de Biologia Vascular no HMS e do Programa de Biologia Vascular no Hospital Infantil de Boston, bem como Professor de Bioengenharia na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas de Harvard (SEAS).