p (PhysOrg.com) - 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. 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 busca 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. Os pesquisadores publicaram sua descrição de seu nanossensor magnético na revista
Nature Medicine .
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, Ph.D., da Stanford University e membro do Center for Cancer Nanotechnology Excellence Focused on Therapy Response (Stanford CCNE). "Se você puder detectá-lo cedo, 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 de 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 desenvolvida 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). Embora os fundamentos da tecnologia de detecção magnética usada no novo biossensor tenham sido descritos no ano passado em um artigo no
Anais da Academia Nacional de Ciências , o novo sensor não é apenas mais sensível do que o anterior por várias ordens de magnitude, ele também supera seu antecessor, bem como métodos de detecção agora em uso clínico, de várias outras maneiras.
p O ganho de desempenho mais impressionante detalhado no artigo da Nature Medicine é que os pesquisadores agora demonstraram que o sensor magnético-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. "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 Sanjiv Gambhir, M.D., Ph.D., investigador principal do Stanford CCNE.
p "Eu diria que o [primeiro artigo foi] uma prova de conceito da tecnologia, e o artigo da Nature Medicine 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 artigo da Nature Medicine, os pesquisadores mostram que o novo nano sensor magnético tem uma ampla faixa de sensibilidade, de níveis de parte por bilhão a concentrações de seis ordens de magnitude, ou um milhão de vezes, maior. Os melhores métodos de análise existentes, ou ensaios, em uso clínico pode 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 por vez. Para criar um ensaio multiplexado, Wang e seus colegas conectaram os nano-sensores magnéticos a um microchip em uma série de 64 sensores, cada um dos quais pode ser configurado para detectar uma proteína diferente. Como resultado, os pesquisadores podem pesquisar dezenas de proteínas diferentes simultaneamente durante uma única análise. O novo método também é mais rápido do que os ensaios ELISA padrão, com resultados normalmente disponíveis em uma a duas horas.
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 ensopado celular produzido pela dissolução das células).
p A chave para a versatilidade do nanossensor magnético e a ampla gama de concentrações que ele pode detectar está no uso do magnetismo e na ampla gama de detectores magnéticos ultrassensíveis desenvolvidos para a indústria de computadores. O mecanismo básico de detecção empregado nos nanossensores magnéticos é capturar proteínas e marcadores de doenças usando anticorpos que tendem naturalmente a se ligar a essas moléculas, conhecido como 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, outro bocado de anticorpos é aplicado. Esses anticorpos são atraídos para uma região molecular diferente dos antígenos mantidos nos sensores, e quando o segundo conjunto de anticorpos se liga aos antígenos, eles efetivamente os selam em 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 Outra virtude da tecnologia, Wang disse, é que ele usa a tecnologia existente já em uso nas indústrias de armazenamento de dados e semicondutores. Por causa disso, "Pode ser feito de forma relativamente barata. É [muito semelhante ao] mesmo sensor que você está usando em um disco rígido para ler um disco rígido de volta, " ele disse.
p Uma das próximas etapas da pesquisa, Wang disse, é testar os nanossensores magnéticos em amostras de sangue humano retiradas de um estudo de longo prazo no qual os pesquisadores coletaram 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 Este trabalho, que é detalhado em um artigo intitulado, "Os ensaios de proteínas insensíveis à matriz empurram os limites dos biossensores na medicina, "foi apoiado pela NCI Alliance for Nanotechnology in Cancer, uma iniciativa abrangente projetada para acelerar a aplicação da nanotecnologia para a prevenção, diagnóstico, e tratamento do câncer. Investigadores da MagArray Inc., também participou deste estudo. Um resumo deste artigo está disponível no site da revista.
p Fornecido pelo National Cancer Institute (notícias:web)