Por mais de 30 anos, a reação em cadeia da polimerase (PCR) tem sido o padrão ouro em testes de diagnóstico molecular, detectando material genético, como os de um vírus ou de DNA humano. Mas a PCR, incluindo a reação em cadeia da polimerase de transcrição reversa (RT-PCR), é feita principalmente em laboratórios grandes e centralizados, não em configurações de ponto de atendimento (POC), porque sua instrumentação é volumosa, cara, leva muito tempo para obter resultados , e requer técnicos treinados para executá-lo. Essas limitações levaram a uma escassez de diagnósticos POC precisos, bem como a gargalos nos resultados dos testes, principalmente durante a pandemia de COVID-19.
Pesquisadores da Columbia Engineering e Rover Diagnostics anunciaram hoje que construíram uma plataforma RT-PCR que fornece resultados em 23 minutos que correspondem aos testes laboratoriais mais longos - mais rápido do que outros testes PCR no mercado. Ele pode ser adaptado para testar uma ampla gama de doenças infecciosas, incluindo não apenas o COVID-19, mas também gripe, estreptococos e outros vírus que exigem diagnóstico rápido. Sua sensibilidade direcionada é maior do que outros tipos de testes, como isotérmico, antígeno e CRISPR. E, com apenas dois quilos, o Rover PCR é fácil de transportar e pode ser usado por qualquer pessoa.

"Nosso objetivo era criar uma plataforma que possa ser usada em locais onde os resultados rápidos de retorno são críticos, em farmácias, centros de transporte, eventos públicos e em empresas que examinam funcionários que voltam ao trabalho", disse Sam Sia, professor de engenharia biomédica e Vice-Reitor para o Quarto Propósito e Impacto Estratégico na Columbia.

O sistema foi co-desenvolvido com a Rover Diagnostics, uma start-up de biotecnologia co-fundada em 2018 por Sia e pelo empresário de tecnologia serial Mark Fasciano, CEO da Rover. A plataforma usa técnicas de preparação de amostras desenvolvidas no laboratório de Sia, combinadas com uma nova abordagem de ciclo térmico, ignorando a abordagem padrão do dispositivo Peltier – que aquece a amostra de fora do frasco. Em vez disso, o sistema da Rover usa um processo fototérmico - termociclagem plasmônica - que se baseia em nanopartículas irradiadas pela luz para gerar calor rapidamente de dentro.

A equipe realizou com sucesso a PCR quantitativa com transcriptase reversa (RT-qPCR) em um recipiente de reação contendo todos os reagentes de PCR. qPCR é a técnica laboratorial padrão-ouro atual para identificar a infecção por COVID. A técnica fornece a quantificação de unidades infecciosas, mas também apresenta vários obstáculos para a miniaturização do ponto de atendimento (POC).

No estudo publicado hoje na Nature Nanotechnology , os pesquisadores abordaram esses desafios aproveitando nanopartículas plasmônicas - partículas metálicas discretas que respondem à luz infravermelha liberando calor - para obter RT-qPCR multiplexado e em tempo real em amostras clínicas.

"Isso deve realmente mover a agulha no fornecimento de diagnósticos clínicos moleculares rápidos e precisos em ambientes descentralizados", disse Fasciano, cientista da computação que se tornou empresário de software e biotecnologia. "Ciclagem térmica, tão crítica para testes de DNA e RNA, agora pode ser acelerada e médicos e pacientes não terão que esperar tanto pelos resultados."

A equipe da Rover está avançando com um produto comercial que pode detectar o COVID-19, suas variantes e outras doenças infecciosas. + Explorar mais

A promissora tecnologia de teste rápido COVID-19 entra na fase 1 do desafio do NIH