p Muito pode ser detectado no sangue ou na urina:doenças virais, distúrbios metabólicos ou doenças autoimunes podem ser diagnosticados com testes laboratoriais, por exemplo. Mas esses exames costumam demorar algumas horas e são bastante complexos, é por isso que os médicos entregam as amostras a laboratórios especializados. p Cientistas da ETH Zurich e da empresa Roche desenvolveram em conjunto um método de análise completamente novo baseado na difração de luz em moléculas em um pequeno chip. A técnica tem potencial para revolucionar o diagnóstico:no futuro, os médicos podem ser capazes de realizar exames complexos com facilidade e rapidez em seu próprio consultório.

p Visível diretamente com luz laser

p Tal como acontece com outros procedimentos de diagnóstico estabelecidos, o novo método também usa o princípio de bloqueio de chave de reconhecimento molecular:por exemplo, a fim de determinar uma determinada proteína dissolvida no sangue (a "chave"), ele deve se encaixar em um anticorpo adequado (a "fechadura"). Em métodos de teste imunológicos estabelecidos, a "chave na fechadura" torna-se visível com uma segunda chave codificada por cores, mas esta etapa não é mais necessária no novo processo - a "chave na fechadura" pode ser tornada visível diretamente com uma luz laser.

p Os cientistas usam um chip com uma superfície especialmente revestida composta de minúsculos pontos com um padrão específico de listras. As moléculas em questão se ligam às listras, mas não aos interstícios entre elas. Se uma luz laser agora for direcionada ao longo da superfície do chip, ele é dobrado (difratado) como resultado do arranjo especial das moléculas no padrão e focado em um ponto abaixo do chip. Um ponto de luz se torna visível. Quando os cientistas colocam amostras sem as moléculas no chip, a luz não está inclinada e nenhum ponto de luz é visível.

p Interação molecular

p "O ponto de luz é um efeito da interação de centenas de milhares de moléculas em seu arranjo específico, "diz Christof Fattinger, um cientista da Roche. "Tal como acontece com um holograma, o caráter ondulatório da luz laser é usado de maneira direcionada. "

p Janos Vörös, professor de bioeletrônica na ETH Zurique, compara o princípio a uma orquestra:"As moléculas são os músicos, o padrão de listras o condutor. Isso garante que todos os músicos trabalhem em conjunto. ”Os cientistas chamam o padrão listrado de“ mologograma ”(holograma molecular) e a nova técnica de diagnóstico de“ molografia focal ”.

p Fattinger inventou o princípio e desenvolveu seus fundamentos teóricos. Cinco anos atrás, ele tirou um ano sabático no grupo liderado por Vörös; a implementação prática da molografia agora emergiu dessa colaboração entre os cientistas da Roche e a ETH Zurich.

p Outras moléculas não interrompem

p Uma vantagem significativa do novo método é que o sinal (o ponto de luz) surge apenas por causa das moléculas que se ligam especificamente ao holograma - outras moléculas presentes em uma amostra não produzem um sinal. O método é, portanto, substancialmente mais rápido do que os métodos de análise anteriores baseados no princípio de bloqueio de tecla. No ultimo, outras moléculas presentes em uma amostra devem ser lavadas, o que, por sua vez, desacelera e complica o diagnóstico. Isso torna o novo método ideal para medir proteínas no sangue ou em outros fluidos corporais.

p “Esperamos que esta tecnologia permita que mais testes laboratoriais sejam realizados diretamente no consultório médico no futuro, em vez de em um laboratório especializado. E em um futuro distante, os pacientes podem até ser capazes de usar a tecnologia em casa, "diz Vörös.

p Grande potencial

p Vários mologramas são organizados em um pequeno chip. No design atual, 40 mologramas medem a mesma molécula, mas no futuro pode ser possível medir 40 ou mais marcadores diferentes simultaneamente em um chip.

p As possíveis aplicações desta nova técnica são imensas. Ele pode ser usado sempre que a interação entre as moléculas precisa ser identificada e investigada. O método é tão rápido que é adequado até mesmo para medições em tempo real, que é de particular interesse para a pesquisa biológica básica:por exemplo, para examinar a rapidez com que uma molécula bioquímica se liga a outra. Outras aplicações podem incluir controle de qualidade para tratamento de água potável ou monitoramento de processos na indústria biotecnológica.

p Foco intenso na prontidão do mercado

p “O fato de termos tido sucesso em colocar a ideia em prática se deve em grande parte ao fato de que nossa equipe de projeto é interdisciplinar, "diz Vörös. Entre os participantes estavam especialistas em fotoquímica, fabricação de chips e revestimento de superfície. Os cientistas também usaram polímeros de revestimento especial para o holograma, que foram desenvolvidos recentemente no laboratório do professor da ETH Nicholas Spencer (ETH News relatado:https://www.ethz.ch/en/news-and-events/eth-news/news/2016/02/swiss-army-knife -molecule.html). "Sem esses polímeros e sem a colaboração de Janos Vörös, ainda estaríamos longe de nosso objetivo, "diz Fattinger.

p A fim de desenvolver ainda mais o método, a colaboração entre a Roche e a ETH Zurich continuará. Enquanto vários cientistas e alunos de doutorado do grupo de Vörös estão trabalhando em seus aspectos científicos, os parceiros também planejam explorar oportunidades de comercialização para vários aplicativos.