p Um novo aprimoramento para um dispositivo lab-on-a-chip permite aos pesquisadores observar simultaneamente milhares de células individuais que estão infectadas com vírus, fornecendo informações importantes sobre a dinâmica da infecção não disponíveis usando métodos tradicionais. p Uma equipe de pesquisadores da Penn State e da Universidade do Texas em Austin aprimorou uma versão mais antiga de um dispositivo microfluídico que desenvolveram, aumentando muito o número de células individuais que podem ser observadas de uma só vez e tornando esta abordagem de célula única historicamente laboriosa viável para a triagem de drogas. Um artigo que descreve o dispositivo, que também fornece informações sobre como funcionam os antivirais e se um vírus tem probabilidade de desenvolver resistência, aparece online em 30 de outubro, 2019 no jornal Avanços da Ciência .

p "Os métodos tradicionais para estudar o efeito de um antiviral em células infectadas se concentram em uma população de muitas células infectadas, "disse Craig Cameron, professor e titular da cadeira Eberly Family em Bioquímica e Biologia Molecular na Penn State na época da pesquisa e autor sênior do artigo.

p "Quando você aplica um antiviral em uma dosagem específica a uma população, você pode ver quantas células infectadas são mortas, ou a eficácia do antiviral. Mas as células individuais podem responder de forma diferente a uma droga, que pode ter implicações importantes para o resultado da infecção e resistência aos medicamentos. Anteriormente, desenvolvemos uma maneira de estudar células infectadas individuais, e aqui adaptamos a técnica para aumentar dez vezes o número de células individuais que podemos estudar de uma vez. "

p A equipe usa um dispositivo microfluídico - um chip gravado com pequenos canais - com cerca de 5700 poços individuais, cada um dos quais pode ser preenchido com um único, células infectadas. Seu dispositivo de primeira geração dependia de um método que deixava a maioria dos poços vazios. Agora, a equipe desenvolveu uma armadilha física que incorporou a uma das camadas do dispositivo, melhorando a ocupação para que agora possam encher cerca de 90% dos poços.

p "Outras pessoas tentaram estudar infecções em células individuais, mas eles têm que adicionar células manualmente a placas de 96 ou 384 poços, "disse Wu Liu, um pesquisador de pós-doutorado na Penn State na época da pesquisa que desenvolveu a armadilha. "Isso é tedioso e demorado. Com nossa armadilha e dispositivo microfluídico, podemos observar mais de 5000 células únicas ao mesmo tempo. "

p Para testar o dispositivo atualizado, a equipe infectou células com uma versão modificada do poliovírus que produz uma proteína fluorescente verde e monitorou a quantidade de fluorescência, que aumenta à medida que um vírus se replica em uma célula, hora extra. Eles também aplicaram um dos três compostos antivirais às células infectadas. Esses compostos são conhecidos por serem eficazes no tratamento de infecções virais e operam por meio de diferentes mecanismos, direcionar diferentes partes do vírus ou do hospedeiro para evitar a replicação do vírus.

p A equipe de pesquisa mediu cinco parâmetros para descrever o curso da infecção - incluindo quando o vírus começou a se replicar, a rapidez com que se replicou, e a quantidade máxima de crescimento do vírus - que juntos fornecem uma assinatura do efeito do composto antiviral. Cada um dos três compostos tinha uma assinatura diferente, que apóia a ideia de que compostos com assinaturas diferentes podem operar de maneiras diferentes. Comparar a assinatura de um composto com as de medicamentos conhecidos pode ajudar a restringir o alvo do medicamento - informações que exigem uma pesquisa de acompanhamento considerável após um estudo de base populacional.

p "Durante o desenvolvimento da droga, podemos criar uma série de compostos diferentes que são estruturalmente semelhantes a um candidato promissor a uma droga antiviral, "disse Cameron." Agora, comparando assinaturas, podemos determinar se esses análogos agem nos mesmos alvos e compará-los com drogas reconhecidamente seguras. "

p Usando o dispositivo, os pesquisadores também podem dizer se membros específicos de uma população viral são suscetíveis ao tratamento e em que estágio do ciclo de vida do vírus o tratamento atua. Por exemplo, uma classe de drogas parece ter como alvo os membros mais fortes da população de vírus, o que reduz a probabilidade de o vírus desenvolver resistência a um tratamento.

p "Esta abordagem de célula única também pode ser útil para estudar combinações de antivirais, como podemos ver agora outros efeitos além da quantidade total de mortes, "disse Cameron." Por exemplo, uma combinação de drogas pode diminuir a velocidade de replicação do vírus, o que pode dar ao sistema imunológico do hospedeiro tempo para eliminar a infecção. Você não veria isso em uma análise populacional. "

p Porque eles podem fornecer muitas informações rapidamente, a equipe espera que a abordagem de célula única complemente, ou talvez até mesmo substituir, triagens iniciais de candidatos a drogas. A abordagem também pode ser usada para rastrear drogas para qualquer doença para a qual exista um ensaio baseado em células que monitore uma mudança na fluorescência.

p "O dispositivo é atualmente um desafio para fabricar, "disse Cameron, "portanto, estamos trabalhando para torná-lo mais acessível para que possa ser usado por qualquer pessoa."