p A busca por biomarcadores que possam alertar sobre doenças como o câncer enquanto eles ainda estão em seu estágio inicial provavelmente se tornará muito mais fácil graças a um chip biossensor inovador desenvolvido por pesquisadores da Universidade de Stanford. p O sensor é de até 1, 000 vezes mais sensível do que qualquer tecnologia agora em uso clínico, é preciso, independentemente de qual fluido corporal está sendo analisado e pode detectar proteínas biomarcadoras em uma faixa de concentrações três vezes mais ampla do que qualquer método existente, dizem os pesquisadores.

p O chip nanossensor também pode pesquisar até 64 proteínas diferentes simultaneamente e tem se mostrado eficaz na detecção precoce de tumores em camundongos, sugerindo que pode abrir a porta para a detecção significativamente mais precoce até mesmo dos cânceres mais elusivos em humanos. O sensor também pode ser usado para detectar marcadores de doenças diferentes do câncer.

p "No estágio inicial [de um câncer], o nível de biomarcador de proteína no sangue é muito, muito baixo, então você precisa de tecnologia ultrassensível para detectá-lo, "disse Shan Wang, professor de ciência e engenharia de materiais e de engenharia elétrica, e autor sênior de um artigo que descreve o sensor, que foi publicado online em Nature Medicine no site de 11 de outubro. "Se você puder detectá-lo antes, você pode ter uma intervenção precoce e você terá uma chance muito melhor de curar essa pessoa. "

p Wang disse que a tecnologia do nanossensor também pode permitir que os médicos determinem rapidamente se um paciente está respondendo a um determinado curso de quimioterapia. "Podemos saber no segundo ou terceiro dia do tratamento se está funcionando ou não, em vez de um ou dois meses depois, " ele disse.

p O sensor que Wang e seus colegas criaram, que usa nanotecnologia de detecção magnética que desenvolveram anteriormente, pode detectar um determinado biomarcador de proteína associado ao câncer em uma concentração tão baixa quanto uma parte de cem bilhões (ou 30 moléculas em um milímetro cúbico de sangue).

p Embora os fundamentos da tecnologia de detecção magnética usada no novo biossensor tenham sido descritos no ano passado em um artigo no Proceedings of the National Academy of Sciences, o novo sensor não é apenas mais sensível do que o anterior por várias ordens de magnitude, ele também supera seu predecessor - e métodos de detecção agora em uso - de várias outras maneiras.

p Detecção precoce de tumores em camundongos

p O ganho de desempenho mais impressionante detalhado no Nature Medicine artigo é que os pesquisadores agora demonstraram que o sensor magneto-nano pode detectar com sucesso tumores cancerígenos em camundongos quando os níveis de proteínas associadas ao câncer ainda estão bem abaixo das concentrações detectáveis ​​usando a metodologia padrão atual, conhecido pela sigla ELISA.

p "Essa é uma descoberta crítica para nós porque diz que em uma aplicação biológica realista - a do crescimento de tumores em camundongos - podemos realmente ver os tumores antes que qualquer outra coisa os pudesse detectar, "disse Sam Gambhir, professor de radiologia em Stanford.

p “Eu diria que o papel PNAS é a prova de conceito da tecnologia, e a Nature Medicine o papel é a prova de conceito da tecnologia que funciona em uma aplicação do mundo real, "disse ele." Uma coisa é fazer com que a tecnologia mostre que pode funcionar em princípio; outra bem diferente é realmente utilizá-lo com amostras de sangue de um camundongo real que está desenvolvendo um tumor real. "

p No Nature Medicine papel, os pesquisadores mostram que o novo sensor magneto-nano tem uma ampla faixa de sensibilidade, da quantidade diminuta descrita anteriormente para concentrações de seis ordens de magnitude, ou um milhão de vezes, maior. Os melhores métodos de análise existentes, ou ensaios, em uso clínico são capazes de detectar proteínas em uma faixa de concentrações de no máximo duas ordens de magnitude.

p A maioria das plataformas de detecção atualmente em uso também se limita a realizar uma única análise de cada vez, mas porque os sensores magneto-nano estão ligados a um microchip em uma matriz de 64 sensores, cada um dos quais pode ser configurado para detectar uma proteína diferente, os pesquisadores podem pesquisar até 64 proteínas diferentes simultaneamente durante uma única análise, o que normalmente leva de uma a duas horas - muito menos do que a maioria dos ensaios existentes.

p Os pesquisadores também demonstraram que o sensor é igualmente eficaz em todos os fluidos biológicos possíveis, ou matriz, que um médico gostaria de analisar para proteínas associadas ao câncer. Esses fluidos incluem urina, saliva, plasma sanguíneo (sangue sem as células sanguíneas), soro (plasma sanguíneo sem os fatores que promovem a coagulação) e lisados ​​celulares (nome aplicado ao caldo celular produzido pela dissolução das células).

p "A ideia de que você poderia essencialmente, em uma única plataforma de ensaio, medir uma ampla diversidade de biomoléculas que estão em uma ampla gama de concentrações com tal sensibilidade é realmente, verdadeiramente notável, "disse Charles Drescher, professor de obstetrícia e ginecologia da Universidade de Washington em Seattle, que não participou da pesquisa. "Acho que ficaremos todos muito animados se isso realmente der certo."

p A chave para a versatilidade do sensor magneto-nano e a ampla faixa de concentrações que ele pode detectar está no uso do magnetismo.

p Como nanotags magnéticos revelam a pedreira

p O mecanismo básico de detecção empregado nos sensores magneto-nano é capturar antígenos - compostos deletérios produzidos e eliminados pelas células cancerosas - usando anticorpos que tendem naturalmente a se ligar aos antígenos. Os anticorpos, apelidado de "anticorpos de captura, "são aplicados a um sensor, de modo que quando a matriz de interesse é colocada no chip sensor, os antígenos apropriados se ligam.

p Enquanto os antígenos são mantidos com firmeza, outra porção de anticorpos é aplicada. Esses anticorpos são atraídos pelos antígenos mantidos nos sensores, e ao se ligar a eles, vedam efetivamente os antígenos dentro de um sanduíche de anticorpo. Os pesquisadores então aplicam uma lavagem contendo etiquetas de nanopartículas magnéticas que foram adaptadas para se adequar a anticorpos específicos. As nanotags magnéticas se ligam ao anticorpo externo no sanduíche, onde eles alteram o campo magnético ambiente de uma forma pequena, mas distinta e detectável que é detectada pelo detector.

p Os ensaios de detecção de proteínas que estão atualmente em uso dependem de uma variedade de mecanismos, como medir a carga elétrica, sinais fluorescentes ou pH, todos os quais são propensos a interferência da matriz biológica na qual residem as proteínas desejadas. Embora um determinado ensaio possa ser bom para avaliar a concentração de uma proteína na urina, por exemplo, pode ter um mau desempenho quando aplicado a uma amostra de sangue, como diferenças na composição da matriz afetam propriedades como pH ou carga elétrica.

p "Nossos sensores são bastante insensíveis à matriz, então esse é outro elemento-chave do ponto de vista científico, "disse Wang. Por exemplo, ele disse, "Nós sabemos que na saliva e no sangue, eles têm valores de pH totalmente diferentes e química diferente, mas eles são todos não magnéticos. Magneticamente, eles são como o ar. Portanto, não interfere no nosso mecanismo [de detecção]. "

p A maioria dos ensaios atualmente em uso são apenas capazes de detectar proteínas em uma faixa estreita de concentrações antes que algum tipo de interferência degrada a sensibilidade do ensaio. Isso pode exigir uma série de ensaios a serem realizados em uma amostra diluída em diferentes dosagens, a fim de montar um quadro completo da concentração de uma proteína na matriz. Mas novamente, usando detecção magnética, Wang e seus colegas são capazes de contornar essa degradação do sinal.

p "Com a alta sensibilidade e a ampla gama, podemos observar um grande painel de proteínas em uma ampla gama de concentrações, e com a insensibilidade da matriz, podemos olhar para eles em diferentes fluidos, "disse Richard Gaster, Candidato a MD / PhD em bioengenharia e medicina, e primeiro autor no Nature Medicine papel. "Não precisamos adaptar para onde estamos olhando; podemos olhar para tudo simultaneamente." Isso produz economia de tempo, que, assim que o sensor entrar em uso comercial, também se traduzirá em economia monetária.

p Outra virtude da tecnologia, Wang disse, é que ele usa a tecnologia existente já em uso nas indústrias de armazenamento de dados e semicondutores e, por causa disso, ele adicionou, "Pode ser feito de maneira relativamente barata."

p "É o mesmo sensor que você está usando em uma unidade de disco rígido para ler um disco rígido de volta, "ele disse." Muito parecido com isso. "

p Uma das próximas etapas da pesquisa, Wang disse, é testar os sensores magneto-nano em amostras de sangue humano retiradas de um estudo de longo prazo no qual os pesquisadores retiraram amostras de sangue de indivíduos antes de qualquer um deles ser diagnosticado com câncer. Para este fim, a equipe de Stanford estará colaborando com o Fred Hutchison Cancer Research Center em Seattle e a Canary Foundation, uma organização sem fins lucrativos que se concentra no diagnóstico precoce do câncer.

p "Podemos realmente usar nossa tecnologia para estudar todas essas amostras e podemos dizer um ano antes ou meio ano antes ou três meses antes do diagnóstico, "Disse Wang." Esse trabalho será extremamente interessante. "

p Fonte:Stanford University (notícias:web)