p Um teste de urina simples e sensível desenvolvido pelos engenheiros da Imperial e do MIT produziu uma mudança de cor na urina para sinalizar o crescimento de tumores em camundongos. p Ferramentas que detectam o câncer em seus estágios iniciais podem aumentar a sobrevida e a qualidade de vida do paciente. Contudo, abordagens de rastreamento de câncer muitas vezes exigem equipamentos caros e viagens à clínica, o que pode não ser viável em áreas rurais ou em desenvolvimento com pouca infraestrutura médica.

p O campo emergente de diagnósticos de ponto de atendimento está, portanto, trabalhando em um método mais barato, mais rápido, e testes mais fáceis de usar. Um par internacional de laboratórios de engenharia está defendendo essa abordagem e desenvolveu uma ferramenta que muda a cor da urina de camundongo quando há câncer de cólon, também conhecido como câncer de intestino, é presente.

p Os resultados são publicados em Nature Nanotechnology .

p A tecnologia de estágio inicial, desenvolvido por equipes lideradas pela Professora Molly Stevens do Imperial e pela Professora Sangeeta Bhatia do MIT, funciona injetando nanosensores em camundongos, que são cortados por enzimas liberadas por tumores conhecidos como proteases.

p Quando os nanosensores são divididos por proteases, eles passam pelo rim, e pode ser vista a olho nu após um teste de urina que produz uma mudança de cor azul.

p Os pesquisadores aplicaram esta tecnologia a ratos com câncer de cólon, e descobri que a urina de camundongos com tumor torna-se azul brilhante, em relação às amostras de teste retiradas de camundongos saudáveis.

p Professor Stevens, dos Departamentos de Materiais e Bioengenharia da Imperial, disse:"Aproveitando esta reação química que produz uma mudança de cor, este teste pode ser administrado sem a necessidade de instrumentos de laboratório caros e difíceis de usar.

p "A leitura simples poderia ser potencialmente capturada por uma imagem de smartphone e transmitida a cuidadores remotos para conectar os pacientes ao tratamento."

p Sinais de detecção

p Quando os tumores crescem e se espalham, eles freqüentemente produzem sinais biológicos conhecidos como biomarcadores que os médicos usam para detectar e rastrear doenças.

p Uma família de enzimas tumorais conhecida como metaloproteinases de matriz (MMPs) ajuda a promover o crescimento e a disseminação de tumores ao “mastigar” os suportes de tecido que normalmente mantêm as células no lugar.

p Muitos tipos de câncer, incluindo tumores de cólon, produzem altos níveis de várias enzimas MMP, incluindo um chamado MMP9.

p Neste estudo, a equipe Imperial-MIT desenvolveu nanosensores onde nanoclusters ultrapequenos de ouro (AuNCs) foram conectados a uma proteína transportadora chamada neutravidina, por meio de linkers que são quebrados por MMP9s

p Para desenvolver o teste de mudança de cor da urina, os pesquisadores usaram duas propriedades AuNC - muito pequenas ( <2 nanômetros) tamanho, e sua capacidade de causar uma mudança de cor azul quando tratada com um substrato químico e peróxido de hidrogênio.

p Os pesquisadores projetaram os complexos de proteína AuNC para desmontar após serem cortados por MMPs no ambiente do tumor ou no sangue. Quando quebrado, os AuNCs liberados viajam através do sangue para os rins, onde eles são pequenos o suficiente para serem filtrados pela urina.

p Em camundongos saudáveis ​​sem altos níveis de MMP, os complexos permanecem intactos, e são muito grandes para passar na urina. Se AuNCs foram concentrados na urina, um teste químico produzirá uma mudança de cor azul que é visível a olho nu.

p Para este estudo, os pesquisadores desenvolveram sensores que são separados por MMPs específicos e os testaram em ratos. Os pesquisadores demonstraram que seu teste de mudança de cor pode detectar com precisão quais amostras de urina vieram de ratos com tumores de cólon em um estudo com 28 ratos injetados com os sensores, onde 14 ratos eram saudáveis ​​e 14 tinham tumores de cólon.

p Dentro de meia hora após o tratamento químico, apenas a urina de camundongos com tumores de cólon tinha uma cor azul forte. Por contraste, a urina dos camundongos de controle saudáveis ​​não exibiu nenhuma mudança de cor.

p A equipe também projetou as superfícies AuNC para ficar "invisíveis" pelo sistema imunológico para evitar reações imunológicas ou efeitos colaterais tóxicos, e para evitar que proteínas séricas abundantes se colem a eles, o que tornaria os nanossensores muito grandes para serem filtrados pelos rins.

p Durante um acompanhamento de quatro semanas após a administração do nanosensor, os ratos não mostraram sinais de efeitos colaterais, e não houve evidência de que o complexo de proteína-sensor ou AuNCs livres permanecessem nos corpos dos camundongos.

p Co-primeira autora, Dra. Colleen Loynachan, do Departamento de Materiais do Imperial, disse:"Os AuNCs são semelhantes aos materiais já usados ​​na clínica para tumores de imagem, mas aqui estamos aproveitando suas propriedades exclusivas para nos fornecer informações adicionais sobre doenças. Contudo, ainda há muita otimização e testes necessários antes que a tecnologia possa ir além do laboratório. "

p Diagnósticos acessíveis

p Próximo, a equipe trabalhará para aumentar a especificidade e a sensibilidade dos sensores, testando-os em mais modelos animais para investigar a precisão e segurança do diagnóstico.

p Co-primeira autora Ava Soleimany, do MIT, disse:"As proteases desempenham papéis funcionais em uma série de doenças, como câncer e doenças infecciosas. Ao projetar versões de nossos sensores que podem ser cortados por diferentes proteases, poderíamos aplicar este teste baseado em cores para detectar uma diversidade de condições. "

p Os pesquisadores agora estão trabalhando em uma formulação mais fácil de administrar, e identificar maneiras de tornar os sensores responsivos a vários biomarcadores, a fim de distinguir entre cânceres e outras doenças.