Pesquisadores da Critical Analytics for Manufacturing Personalized-Medicine (CAMP) desenvolveram um novo ensaio de perfil imunológico sem rótulo que traça o perfil da resposta imune do hospedeiro em rápida mudança em caso de infecção, em um afastamento dos métodos existentes que se concentram na detecção dos próprios patógenos, que geralmente pode estar em níveis baixos dentro de um host. Esta nova tecnologia apresenta uma série de vantagens sobre os métodos atuais, sendo ambos muito mais rápidos, mais sensível e preciso.

O novo ensaio é descrito em um artigo intitulado, "Marcadores biofísicos sem rótulo do perfil imunológico microfluídico de sangue total revelam assinaturas de resposta imunológica graves, "publicado recentemente em Pequena , um jornal científico semanal revisado por pares que cobre nanotecnologia, e incluiu um estudo piloto de 85 doadores recrutados no departamento de emergência do National University Hospital (NUH). O jornal foi liderado pelo Dr. Kerwin Kwek Zeming, associado sênior de pós-doutorado no SMART CAMP, e coautor do Professor Jongyoon Han, Investigador principal do SMART CAMP e professor de Engenharia Biológica e Engenharia Elétrica do MIT, e Dr. Win Sen Kuan, Diretor de pesquisa, Departamento de Medicina de Emergência, NUH.

Em muitos casos, o principal culpado por trás da manifestação da doença, gravidade da infecção, e a mortalidade do paciente é uma resposta imune do hospedeiro excessivamente agressiva. Por exemplo, a pandemia de gripe espanhola de 1918 resultou em um número desproporcionalmente alto de mortes entre adultos jovens saudáveis. Isso foi atribuído ao fenômeno agora bem estudado de tempestades de citocinas, que precipitam a rápida liberação de células imunes e moléculas inflamatórias e são provocadas por uma resposta imune hiperagressiva do hospedeiro. Em um exemplo mais recente, casos de infecção grave por COVID-19 muitas vezes resultam em morte por sepse e uma resposta imunológica desregulada, enquanto os métodos atuais de estratificação de risco com base na idade e comorbidade permanecem um desafio significativo e podem ser imprecisos. Além disso, O teste COVID-19 atual não prognostica a gravidade da resposta imune e pode, portanto, levar à implantação ineficiente de recursos em ambientes de saúde.

Em casos de infecção aguda, o estado da resposta imunológica de um paciente pode frequentemente ser volátil e pode mudar em minutos. Portanto, existe uma necessidade premente de ensaios que sejam capazes de informar rápida e precisamente sobre o estado do sistema imunológico. Isso é particularmente vital na triagem inicial entre pacientes com infecção aguda e na previsão de subsequente deterioração da doença. Por sua vez, isso capacitará melhor o pessoal médico para fazer avaliações iniciais mais precisas e fornecer a resposta médica apropriada. Isso pode garantir a intervenção oportuna no departamento de emergência (ED) e evitar a admissão à unidade de terapia intensiva (UTI).

O novo ensaio desenvolvido por pesquisadores SMART se concentra em traçar o perfil da resposta inflamatória do hospedeiro que muda rapidamente, que em um estado hiperagressivo, pode levar à sepse e morte. Foi desenvolvido um ensaio de perfil imunológico sem rótulo de 15 minutos de 20 µL de sangue não processado usando pilares não convencionais em forma de L e L inverso da tecnologia de microfluidos DLD. funcionando como um ensaio sensível e quantitativo de assinaturas biofísicas de células imunes em relação aos níveis de ativação em tempo real de leucócitos. Como WBCs são ativados por vários gatilhos internos ou externos, o ensaio pode medir com sensibilidade a extensão e a direção dessas mudanças, que por sua vez refletem o estado atual de resposta imunológica do paciente. Como tal, o novo ensaio desenvolvido por pesquisadores da SMART é capaz de avaliar com precisão e rapidez os estados de resposta imunológica dos pacientes ao traçar o perfil do tamanho da célula imunológica, deformabilidade, distribuição, e contagens de células.

Significativamente, o novo ensaio oferece vantagens consideráveis ​​sobre os métodos existentes de criação de perfil do sistema imunológico e sua atividade. Isso inclui a medição da expressão do gene de leucócitos, marcadores bioquímicos de superfície celular, e perfil de citocinas no soro sanguíneo. Notavelmente, esses métodos atuais requerem diluição da amostra ou etapas de pré-processamento, bem como trabalhoso, equipamentos caros e procedimentos de rotulagem de anticorpos. Como resultado, esses métodos geralmente requerem algumas horas, no mínimo, para retornar resultados. Este é um ponto-chave e uma desvantagem na triagem e no departamento de emergência, onde os médicos precisam fazer avaliações clínicas precisas o mais cedo possível. A natureza intensiva de trabalho e tempo desses métodos atuais limita significativamente sua utilidade clínica para triagem rápida e impede sua implementação mais ampla no pronto-socorro ou na UTI.

Em contraste, como este novo ensaio SMART leva apenas 15 minutos, usa apenas 20 µL de sangue total, e requer apenas taxas de quadros de captura de vídeo de até 150 fps, há um potencial considerável para a tecnologia ser desenvolvida em uma unidade portátil que pode realizar testes de preservação de sangue em pontos de atendimento, o que poderia melhorar significativamente o diagnóstico e a diferenciação de pacientes no pronto-socorro e em outros ambientes de cuidados primários ou críticos. Esta aplicação permitirá que os médicos sejam capazes de identificar rapidamente os pacientes em risco e tomar medidas imediatas para mitigar ou prevenir disfunções orgânicas e outros efeitos adversos de uma resposta imunológica hiperagressiva.

O autor principal, Dr. Kerwin Kwek, disse:"Nosso novo ensaio DLD ajudará a atender a uma necessidade não atendida no pronto-socorro e na UTI, reduzindo significativamente o tempo de espera por resultados precisos do ensaio do paciente. Isso pode levar a uma tomada de decisão de triagem mais eficaz e a um tratamento mais apropriado e oportuno, que são essenciais para salvar vidas. De forma geral, esta tecnologia inovadora fornece novos insights sobre a engenharia de microfluídica de precisão e pesquisa clínica. "

O professor Jongyoon Han acrescentou, "Na esteira das lições aprendidas nas salas de emergência de hospitais em todo o mundo, especialmente durante a pandemia COVID-19, onde os profissionais médicos se deparam com decisões difíceis e, às vezes, de vida ou morte na triagem, esta nova tecnologia representa um avanço extremamente emocionante e significativo. Ao reduzir o tempo necessário para os resultados do ensaio de horas para minutos, O novo ensaio do SMART CAMP pode ajudar a salvar vidas enquanto continuamos a combater o flagelo de patógenos e doenças infecciosas. O ensaio também terá aplicações mais amplas, dando aos médicos uma ferramenta nova e mais eficaz no pronto-socorro e na UTI. "