Os médicos estão usando cada vez mais assinaturas genéticas para diagnosticar doenças e determinar o melhor tratamento, mas o uso de sequenciamento de DNA e outras técnicas para detectar rearranjos genômicos continua caro ou limitado em capacidades. Contudo, um avanço inovador desenvolvido por pesquisadores da Virginia Commonwealth University Massey Cancer Center e do VCU Department of Physics promete diagnosticar mutações de rearranjo de DNA por uma fração do custo com maior precisão.

Liderado pelo físico VCU Jason Reed, Ph.D., a equipe desenvolveu uma técnica que combina um processo chamado reação em cadeia da polimerase digital (dPCR) com microscopia de força atômica de alta velocidade (HSAFM) para criar uma imagem com resolução em nanoescala que os usuários possam medir as diferenças nos comprimentos dos genes em uma sequência de DNA. Essas variações no comprimento do gene, conhecidos como polimorfismos, pode ser a chave para diagnosticar com precisão muitas formas de câncer e doenças neurológicas.

Um estudo detalhando o método foi publicado recentemente na revista. ACS Nano , e a equipe de pesquisa relatou seus resultados nas reuniões anuais da Associação de Patologia Molecular e da Sociedade Americana de Hematologia. Pesquisa anterior detalhando a tecnologia HSAFM foi descrita pelo VCU Massey Cancer Center em 2017.

"A tecnologia necessária para detectar rearranjos de sequência de DNA é cara e limitada em disponibilidade, no entanto, a medicina depende cada vez mais das informações que fornece para diagnosticar e tratar com precisão o câncer e muitas outras doenças, "diz Jason Reed, Ph.D., membro do programa de pesquisa de Biologia do Câncer no VCU Massey Cancer Center e professor associado do Departamento de Física do VCU College of Humanities and Sciences. "Desenvolvemos um sistema que combina um processo de laboratório de rotina com um microscópio atômico barato, mas poderoso, que oferece muitos benefícios em relação ao sequenciamento de DNA padrão para esta aplicação, por uma fração do custo. "

dPCR usa a enzima DNA polimerase para clonar exponencialmente amostras de DNA ou RNA para posterior experimentação ou análise. A amostra é então colocada em uma placa atomicamente plana para inspeção usando HSAFM, que arrasta um estilete microscópico extremamente afiado, semelhante à agulha de um toca-discos, através da amostra para criar medições precisas em nível molecular. A técnica foi adaptada pela equipe de Reed para usar lasers ópticos, como aqueles em um DVD player, para processar amostras a uma taxa milhares de vezes mais rápida do que a microscopia de força atômica típica. Os pesquisadores desenvolveram um código de computador para rastrear o comprimento de cada molécula de DNA.

A equipe afirma que cada reação dPCR custa menos de US $ 1 para fazer a varredura usando sua técnica.

Para demonstrar a utilidade clínica do processo, Reed fez parceria com Amir Toor, M.D., hematologista-oncologista e membro do programa de pesquisa Developmental Therapeutics da Massey, e Alden Chesney, M.D., professor associado de patologia no Departamento de Patologia da Escola de Medicina VCU. Juntos, eles compararam a técnica de Reed com o teste padrão atual para diagnosticar polimorfismos de comprimento de DNA no gene FLT3 em pacientes com leucemia mieloide aguda. Pacientes com essas mutações geralmente têm uma doença mais agressiva e prognóstico ruim quando comparados a pacientes sem a mutação.

A técnica de Reed identificou com precisão as mutações do gene FLT3 em todas as amostras e combinou os resultados do teste padrão ouro atual (LeukoStrat CDx FLT3 Mutation Assay) na medição do comprimento dos segmentos do gene. Contudo, ao contrário do teste atual, A análise de Reed também relata a fração alélica variante (VAF). O VAF pode mostrar se a mutação é herdada e permite a detecção de mutações que poderiam ser perdidas pelo teste atual.

"Escolhemos focar nas mutações FLT3 porque são difíceis de diagnosticar, e o ensaio padrão é limitado em capacidade, "diz Reed." Pretendemos continuar a desenvolver e testar esta tecnologia em outras doenças que envolvem mutações estruturais do DNA. Esperamos que possa ser uma ferramenta poderosa e econômica para médicos em todo o mundo que tratam o câncer e outras doenças devastadoras causadas por mutações no DNA. "