p Um dispositivo de diagnóstico portátil que os investigadores do Massachusetts General Hospital (MGH) desenvolveram primeiro para diagnosticar o câncer foi adaptado para diagnosticar rapidamente a tuberculose (TB) e outras bactérias infecciosas importantes. Dois artigos que aparecem nas revistas Nature Communications e Nature Nanotechnology descrevem dispositivos portáteis que combinam tecnologia microfluídica com ressonância magnética nuclear (NMR) para não apenas diagnosticar essas infecções importantes, mas também determinar a presença de cepas bacterianas resistentes a antibióticos. p "Identificar rapidamente o patógeno responsável por uma infecção e testar a presença de resistência são essenciais não apenas para o diagnóstico, mas também para decidir quais antibióticos administrar a um paciente, "diz Ralph Weissleder, MD, PhD, diretor do MGH Center for Systems Biology (CSB) e co-autor sênior de ambos os artigos. "Esses métodos descritos nos permitem fazer isso em duas a três horas, uma grande melhoria sobre a prática de cultivo padrão, o que pode levar até duas semanas para fornecer um diagnóstico. "

p Os investigadores do MGH CSB desenvolveram anteriormente dispositivos portáteis capazes de detectar biomarcadores de câncer no sangue ou em amostras de tecido muito pequenas. As células ou moléculas alvo são primeiro marcadas com nanopartículas magnéticas, e a amostra é então passada por um sistema de micro RMN capaz de detectar e quantificar os níveis do alvo. Mas os esforços iniciais para adaptar o sistema ao diagnóstico bacteriano tiveram problemas para encontrar anticorpos - o método de detecção usado nos estudos anteriores - que detectassem com precisão a bactéria específica. Em vez disso, a equipe mudou para alvejar sequências de ácido nucleico específicas.

p O sistema descrito no Nature Communications papel, publicado em 23 de abril, detecta DNA da bactéria da tuberculose em pequenas amostras de escarro. Depois que o DNA é extraído da amostra, qualquer sequência alvo que está presente é amplificada usando um procedimento padrão, em seguida, capturado por esferas de polímero contendo sequências de ácido nucleico complementares e marcadas com nanopartículas magnéticas com sequências que se ligam a outras porções do DNA alvo. A bobina de RMN em miniatura incorporada ao dispositivo - que tem o tamanho aproximado de uma lâmina de laboratório padrão - detecta qualquer DNA bacteriano TB presente na amostra.

p Os testes do dispositivo em amostras de pacientes com TB e de controles saudáveis ​​identificaram todas as amostras positivas sem falsos positivos em menos de três horas. Os procedimentos diagnósticos existentes podem levar semanas para fornecer resultados e podem perder até 40% dos pacientes infectados. Os resultados foram ainda mais fortes para pacientes infectados com TB e HIV - provavelmente porque a infecção com ambos os patógenos leva a altos níveis da bactéria TB - e sondas de ácido nucléico especializadas desenvolvidas pela equipe de pesquisa foram capazes de distinguir cepas bacterianas resistentes ao tratamento.

p o Nature Nanotechnology papel, sendo emitido online hoje, descreve um sistema semelhante usando RNA ribossômico (rRNA) - já em uso como um biomarcador bacteriano - como um alvo para a marcação de nanopartículas. Os investigadores desenvolveram uma sonda de ácido nucleico universal que detecta uma região de rRNA comum a muitas espécies bacterianas e um conjunto de sondas que têm como alvo sequências específicas para 13 patógenos clinicamente importantes, Incluindo Streptococcus pneumoniae , Escherichia coli e resistente à meticilina Staphylococcus aureus (MRSA).

p O dispositivo foi sensível o suficiente para detectar apenas uma ou duas bactérias em uma amostra de sangue de 10 ml e estimar com precisão a carga bacteriana. Testar o sistema em amostras de sangue de pacientes com infecções conhecidas identificou com precisão a espécie bacteriana particular em menos de duas horas e também detectou duas espécies que não haviam sido identificadas com técnicas de cultura padrão.

p Embora ambos os sistemas exijam um maior desenvolvimento para incorporar todas as etapas em selado, dispositivos autônomos, reduzindo o risco de contaminação, Weissleder observa que o tamanho pequeno e a facilidade de uso desses dispositivos os tornam ideais para uso em países em desenvolvimento. "As interações magnéticas nas quais a detecção de patógenos se baseia são muito confiáveis, independentemente da qualidade da amostra, o que significa que a purificação extensiva - o que seria difícil em um ambiente com recursos limitados - não é necessária. A capacidade de diagnosticar TB em questão de horas pode permitir decisões de teste e tratamento na mesma consulta clínica, que pode ser crucial para controlar a propagação da tuberculose nos países em desenvolvimento. "

p Hakho Lee, PhD, do MGH Center for Systems Biology. co-autor sênior de ambos os artigos, observa que o sistema também terá aplicações importantes em países desenvolvidos. "A capacidade do sistema não apenas de identificar espécies bacterianas, mas também de diferenciar fatores como a resistência aos antibióticos, ajudará os médicos a tratar os pacientes com os medicamentos 'certos' desde o início, o que também ajuda a reduzir o surgimento de cepas resistentes ao tratamento. O fato de que este dispositivo requer apenas uma pequena gota da amostra para ser testado será útil nos casos em que as amostras podem ser difíceis de obter, como tratar crianças ou idosos. "