p O vírus Ebola, isolado em novembro de 2014 a partir de amostras de sangue de pacientes obtidas no Mali. O vírus foi isolado em células Vero em um conjunto BSL-4 no Rocky Mountain Laboratories. Crédito:NIAID
p Usando avanços técnicos ainda não desenvolvidos quando o surto de Ebola de 2014 começou, Cientistas da UC San Francisco concluíram um estudo de prova de princípio em um teste de sangue em tempo real com base no sequenciamento de DNA que pode ser usado para diagnosticar rapidamente o ebola e outras infecções agudas. Os pesquisadores disseram que o teste pode ser usado mesmo onde o espaço do laboratório e a infraestrutura médica são escassos. p Charles Chiu, MD, PhD, professor associado de medicina laboratorial na UCSF, liderou uma equipe que detectou as impressões digitais genéticas do ebola em amostras de sangue armazenadas de dois pacientes africanos com febre hemorrágica aguda, completar o diagnóstico em cinco horas após a abertura das amostras - o próprio sequenciamento de DNA levou apenas 10 minutos.
p A maioria dos testes de diagnóstico genético disponíveis comercialmente ou baseados em pesquisas tem como alvo patógenos específicos. Mas Chiu e colegas da UCSF foram pioneiros em técnicas que não exigem que os patógenos suspeitos sejam identificados com antecedência para detectar suas impressões digitais genéticas únicas. Esta abordagem imparcial de analisar todo o DNA em uma amostra clínica sem saber quais espécies estão presentes, que foi usado na detecção do Ebola, é chamada de análise "metagenômica".
p Para obter resultados tão rápidos, os pesquisadores desenvolveram um novo software de análise e visualização e o usaram em um laptop para alavancar uma tecnologia emergente de sequenciamento de DNA conhecida como sequenciamento de nanopore.
p No mesmo conjunto de experimentos, publicado online em
Medicina Genômica em 28 de setembro, os pesquisadores foram capazes de detectar o vírus Chikungunya, de um surto porto-riquenho, com a mesma rapidez em uma amostra de sangue de um doador sem sintomas, mas que acabou relatando febre e dores nas articulações. Em outro exemplo do poder da técnica, detecção do vírus da hepatite C no sangue de um paciente UCSF infectado, presente em uma concentração muito menor do que os outros vírus, levou apenas 40 minutos desde o início do sequenciamento.
p "Esta tecnologia genômica point-of-care será particularmente atraente no mundo em desenvolvimento, onde recursos críticos, incluindo energia elétrica confiável, espaço de laboratório, e capacidade do servidor computacional, são muitas vezes severamente limitados, "Chiu disse.
p Muitas empresas estão desenvolvendo tecnologia nanopore, que distingue os ácidos nucléicos individuais pelas perturbações distintas que eles criam nas correntes elétricas à medida que passam individualmente pelos poros microscópicos. O grupo de laboratório de Chiu foi um dos primeiros a pagar US $ 1, 000 para acesso a um sequenciador nanopore de DNA experimental feito por Oxford Nanopore Technologies, chamado de MinION. O dispositivo é pequeno o suficiente para caber na palma da mão e é alimentado por uma conexão USB para um laptop.
p Ano passado, usando uma abordagem metagenômica semelhante para detecção de patógenos, Chiu se juntou a colegas da UCSF para resolver um mistério médico que foi destacado em um
New England Journal of Medicine estudo de caso. Os pesquisadores usaram seu software e outra tecnologia de sequenciamento de DNA para analisar todo o DNA em uma amostra de fluido espinhal, levando ao diagnóstico de uma causa bacteriana incomum, mas tratável de encefalite em um menino gravemente doente de Wisconsin, cuja saúde vinha piorando há meses.
p Essa análise anterior demorou dois dias. A detecção do Ebola no novo estudo foi mais rápida porque o sequenciamento nanopore produz dados imediatamente e em tempo real, ao contrário da tecnologia usada no caso de Wisconsin, o que leva muito mais tempo para fornecer dados para análise.
p A tecnologia Nanopore é nova e ainda sujeita a erros, Chiu disse, mas a velocidade e a precisão estão melhorando rapidamente. Com o tempo necessário para o sequenciamento de DNA, análise e relatórios agora reduzidos a minutos, Chiu tem como objetivo otimizar e automatizar a etapa de preparação da amostra, que ainda requer várias horas, para uso em laboratório clínico e configurações de campo.
p "Para nosso conhecimento, esta é a primeira vez que o sequenciamento de nanoporos foi usado para detecção metagenômica em tempo real de patógenos em amostras clínicas complexas no contexto de infecções humanas, "O teste imparcial de ponto de atendimento para patógenos por meio de sequenciamento metagenômico rápido tem o potencial de transformar radicalmente o diagnóstico de doenças infecciosas em ambientes clínicos e de saúde pública", disse Chiu.