Pesquisadores do Instituto de Física Geral Prokhorov da Academia Russa de Ciências e do Instituto de Física e Tecnologia de Moscou desenvolveram um novo método para diagnosticar e monitorar doenças autoimunes. Em apenas 25 minutos, seu novo biossensor não mede apenas a concentração de autoanticorpos no soro de sangue humano com sensibilidade extremamente alta, mas também - pela primeira vez - quantifica sua atividade. A combinação desses parâmetros permite a elaboração de novos critérios diagnósticos para doenças autoimunes, bem como novas abordagens para o seu tratamento. O artigo foi publicado em Biossensores e bioeletrônica , o jornal científico de maior classificação no campo da tecnologia de biossensor e química analítica.

Os autoanticorpos produzidos pelo sistema imunológico interpretam erroneamente as células e órgãos do organismo como alvos, causando distúrbios autoimunes. Os autoanticorpos estão associados a mais de 80 doenças autoimunes graves, desde artrite reumatóide, psoríase, e lúpus a esclerose múltipla e diabetes tipo 1. Muitos deles requerem cuidados e tratamento vitalícios para aliviar o sofrimento.

Os autoanticorpos estão presentes no sangue de cerca de 10% da população. Devido a uma alta prevalência de doenças autoimunes, o impacto econômico é enorme e é estimado para alguns países como o dobro do câncer. Os autoanticorpos aparecem no sangue muito antes do início clínico, e suas características podem ser usadas para prever a atividade e a gravidade da doença.

Atualmente, o tratamento de doenças autoimunes é substancialmente complicado devido a variações dramáticas nos resultados de testes comerciais de diferentes fabricantes.

"Dependendo do laboratório que executa o teste, e o método usado, a concentração de autoanticorpos medida na mesma amostra ao mesmo tempo pode variar por um fator de 10, "diz um dos autores do artigo Alexey Orlov, um cientista sênior do Laboratório de Biofotônica da GPI RAS e do Laboratório de Nanobiotecnologia do MIPT, graduado em 2010 pelo MIPT. "Na verdade, ninguém poderia confiar na concentração de autoanticorpos como um parâmetro quantitativo para avaliar a eficiência da terapia. "

Essas inconsistências nos resultados dos testes decorrem da natureza complexa dos autoanticorpos. Um autoanticorpo compreende um conjunto de muitas moléculas heterogêneas que interagem entre si e com um alvo de maneiras substancialmente diferentes. Até agora, nenhuma técnica forneceu a capacidade de explicar esse fator.

Também, os métodos existentes, amplamente utilizado na prática clínica, não oferecem a opção de caracterizar a atividade do anticorpo - o parâmetro que mostra o quão destrutivos os anticorpos são para os tecidos-alvo. Os autores desenvolveram uma ferramenta que aborda ambos os problemas ao mesmo tempo:realiza medições rápidas de alta sensibilidade da atividade e concentração de autoanticorpos.

Outra característica inovadora é a determinação simultânea em uma única amostra da concentração e da atividade de autoanticorpos para diversos alvos. Tal abordagem aumenta substancialmente o mérito diagnóstico da solução porque diferentes níveis de autoanticorpos para alvos diferentes podem ser indicativos de doenças distintas. Uma análise de correlação dos dados obtidos simultaneamente em vários autoanticorpos pode aumentar consideravelmente a precisão do diagnóstico.

"É por isso que chamamos nosso sistema multiplex, ou multiparamétrico, "menciona o co-autor do estudo Averyan Pushkarev, um aluno de doutorado do MIPT e ex-aluno de 2018. "Uma grande vantagem são os consumíveis usados ​​em nossa técnica:usamos uma tampa de vidro de microscópio padrão. Seu baixo custo é especialmente importante para diagnósticos médicos em massa, que requer consumíveis descartáveis. "

Embora o estudo demonstre a caracterização simultânea de anticorpos para dois alvos, a equipe está trabalhando para aumentar esse número. Usando a tecnologia de microchip, por exemplo, milhares de alvos de 100 mícrons podem ser depositados em uma lamela de vidro.

Na nova técnica, uma gota de soro sanguíneo do paciente é passada sobre a superfície da lamela de vidro. Se os anticorpos estiverem presentes no soro, eles encontram seus alvos depositados no vidro e se ligam a eles, aumentando a espessura da biolayer no vidro. Sob a lamela de vidro, existe um sistema de interferometria desenvolvido no GPI RAS. Este leitor óptico exclusivo permite medições em tempo real da espessura da camada molecular em cada ponto na superfície do vidro.

"Um detalhe fundamentalmente importante:ao contrário de uma infinidade de outros métodos, temos os autoanticorpos interagindo com alvos móveis, em vez de aqueles imobilizados em uma superfície, "Orlov acrescenta." Esta é a primeira solução que permite a investigação da interação de autoanticorpos com alvos em sua forma e ambiente naturais, como eles estão presentes em um organismo vivo. "

Isso é conseguido da seguinte maneira:Uma vez que um autoanticorpo se liga a um alvo no vidro, os pesquisadores bombeiam uma solução de moléculas-alvo livres ao longo do vidro. Nesse ponto, os autores implementam uma abordagem que ninguém foi capaz de colocar em prática para a importante tarefa mencionada. Cada autoanticorpo possui um ou mais fragmentos de reconhecimento, conhecido como fragmentos Fab ou 'mãos, 'que pode reconhecer e capturar alvos. No teste, um autoanticorpo agarra o alvo imobilizado com uma 'mão' e usa as outras para capturar alvos móveis da amostra de soro. Este processo fornece dados quantitativos sobre a atividade real (nativa) dos anticorpos. Além disso, esta configuração, por um lado, fornece imobilização de autoanticorpos no vidro em sua forma natural; e por outro lado, minimiza a ligação de componentes estranhos que podem afetar os resultados.

“Nós desenvolvemos não apenas um teste diagnóstico eficiente, mas também uma ferramenta única para a investigação de autoanticorpos, "comenta o autor sênior do jornal, Petr Nikitin, que chefia o Laboratório de Biofotônica no GPI RAS e é graduado em 1979 pelo MIPT. "Usando amostras de sangue de pacientes, demonstramos que o parâmetro quantitativo da atividade dos autoanticorpos independe de sua concentração. Os médicos agora têm uma ferramenta para monitorar quantitativamente os dois parâmetros-chave no curso de uma doença, e a elaboração de novos métodos avançados para o diagnóstico e tratamento de doenças auto-imunes. "