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AVANÇOS NO DIAGNÓSTICO PARA DETECÇÃO DE TROMBOSE E CÂNCER COLORRETAL ATRAVÉS DE AMOSTRA DE URINA

AVANÇOS NO DIAGNÓSTICO PARA DETECÇÃO DE TROMBOSE E CÂNCER COLORRETAL ATRAVÉS DE AMOSTRA DE URINA

Fernanda Maria Policarpo Tonellia, Flávia Cristina Policarpo Tonellib, Rodrigo R Resendea

b Laboratório de Química de Proteínas/ Departamento de Farmácia/CCO/UFSJ

Vol. 1, N. 9, 01 de Abril de 2014
DOI: http://dx.doi.org/10.15729/nanocellnews.2014.04.01.003

As taxas de câncer nos países em desenvolvimento subiram acentuadamente nos últimos anos, e agora são responsáveis ​​por 70 por cento da mortalidade por câncer em todo o mundo. A detecção precoce tem sido comprovada em melhorar os resultados, mas as abordagens de triagem, como mamografias e colonoscopia, usados ​​no mundo desenvolvido, são muito caros para serem implementados em locais com pouca infraestrutura médica.

Dentre as doenças crônicas não transmissíveis se destacam as doenças cardiovasculares e o câncer, que se encontram na lista das dez maiores causas de morte no mundo (1).

Logo, para ambos os tipos de doença um diagnóstico precoce é crucial. No entanto, os custos de diagnóstico via tomografia, ultrassonografia, ou análises histopatológicas, por exemplo, são muito elevados e podem impossibilitar o acesso de muitos pacientes. Neste sentido, o desenvolvimento de novos métodos de diagnóstico mais baratos e simples é de grande valia.

Para preencher esta lacuna, os engenheiros do MIT desenvolveram um teste de papel simples, barato, que poderia melhorar as taxas de diagnóstico e ajudar as pessoas a receberem o tratamento mais cedo. O diagnóstico, que funciona como um teste de gravidez, pode revelar em poucos minutos, com base em uma amostra de urina, se uma pessoa tem câncer. Esta abordagem tem ajudado a detecção de doenças infecciosas, e a nova tecnologia permite que doenças não transmissíveis possam ser detectadas usando a mesma estratégia.

A tecnologia, desenvolvida pelo professor do MIT e do Instituto Médico Howard Hughes, Sangeeta Bhatia, se baseia em nanopartículas que interagem com proteínas tumorais chamadas proteases, cada um dos quais podem desencadear liberação de centenas de biomarcadores que são, então, facilmente detectáveis na urina de um paciente. Os pesquisadores desenvolveram nos Estados Unidos biomarcadores sintéticos que podem permitir o diagnóstico de câncer colorretal e trombose (Box 1) através de amostra de urina (2).

Box 1

O câncer colorretal é o termo utilizado para designar tumores que acometem o cólon e o reto (porções do intestino grosso), e que geralmente se iniciam a partir de lesões benignas na parede interna do intestino grosso (pólipos) (3).

Neste tipo de câncer se tem uma produção considerável da protease metaloproteinase de matriz 9 (MMP9), que ajudam as células cancerosas a escaparem de seus locais originais, clivando ou quebrando as proteínas da matriz extracelular, que normalmente mantêm as células em seu lugar.

Já a trombose consiste num quadro de coagulação sanguínea indesejada na qual os coágulos de sangue (trombos) podem obstruir as veias e artérias no local em que se formam, ou se desprenderem da parede do vaso e serem transportados para outros órgãos nos quais podem causar danos. Contribuem para a trombose, por diferentes causas, tanto lesão ao endotélio vascular, como alterações no fluxo sanguíneo e alterações na constituição do sangue (veja mais em http://nanocell.org.br/chocolate-escuro-e-bom-para-voce-e-para-seu-coracao/)

Tem-se neste caso uma atividade exacerbada da protease trombina que participa na formação dos coágulos.

Amplificando os sinais de câncer

As nanopartículas do MIT são revestidas com peptídeos (fragmentos pequenos de proteínas) curtos de diferentes alvos de MMPs. Estas partículas reúnem nos locais do tumor, em que as MMPs clivam centenas de peptídeos, que se acumulam nos rins e são excretados na urina.

Na versão original da tecnologia, estes peptídeos foram detectados utilizando um instrumento chamado espectrômetro de massa (para saber mais veja http://nanocell.org.br/tag/espectrometria-de-massas/ ou http://nanocell.org.br/category/espectrometria/), que analisa a composição molecular de uma amostra, isto é, determina todas as moléculas que estão presentes em uma amostra, de urina, por exemplo. Contudo, estes instrumentos não estão prontamente disponíveis nos países em desenvolvimento, e no Brasil, são absurdamente caros, de modo que os pesquisadores adaptaram as partículas para que pudessem ser analisadas ​​em papel, utilizando uma abordagem conhecida como um ensaio de fluxo lateral – a mesma tecnologia usada em testes de gravidez.

Para criar as tiras de teste, os pesquisadores primeiro revestiram papel de nitrocelulose com anticorpos que podem capturar os peptídeos. Uma vez que os peptídeos sejam capturados, fluem ao longo da tira e são expostos a várias linhas testes invisíveis feitas de outros anticorpos específicos para diferentes alvos associados com os peptídeos. Se uma dessas linhas torna-se visível, isso significa que o peptídeo-alvo está presente na amostra. A tecnologia também pode ser facilmente modificada para detectar vários tipos de peptídeos liberados por diferentes tipos ou estágios de doenças.

Esta é uma tecnologia inteligente e inspirada para desenvolver novos compostos exógenos que podem detectar as condições clínicas, com concentrações elevadas de proteases anormais. Estendendo essa tecnologia para a detecção por testes de fita é um grande salto para frente em trazer seu uso para os ambulatórios e as definições de saúdes descentralizadas, como os postos de saúdes no Brasil.

Estudos de biomarcadores para os diversos tipos de hipertensão é que nós e as professoras Dra Valéria Sandrim e Dra Renata Simão do Instituto de Ensino e Pesquisa da Santa Casa de BH e o fundado INSTITUTO NANOCELL visa para a população carente, atendida pelo SUS, inicialmente na cidade de Belo Horizonte, MG.

Nos testes em camundongos, os pesquisadores foram capazes de identificar com precisão os tumores do cólon, bem como a formação de coágulos sanguíneos. Bhatia diz que estes testes representam o primeiro passo em direção a um dispositivo de diagnóstico que poderia um dia ser útil em pacientes humanos.

Esta é uma ideia nova – em se criar um biomarcador excretado em vez de confiar no que o corpo lhe dá. Para provar que esta abordagem um dia será um diagnóstico realmente útil, o próximo passo é testá-lo em populações de doentes.

Como o novo diagnóstico funciona 

Os pesquisadores construíram indicadores biológicos para o diagnóstico destas doenças a partir de nanopartículas de óxido de ferro; estas foram ligadas a substâncias alvo da ação da protease MMP9 ou da trombina, e a uma molécula fluorescente, que funcionava como uma molécula repórter, ou seja, que reporta o que está ocorrendo na reação química (Figura 1). Este nanocomplexo pode então ser injetado no indivíduo para realizar-se o diagnóstico.

deteccao_trombose

Figura 1: Biomarcadores desenvolvidos para se diagnosticar em amostra de urina, câncer colorretal e trombose.

O que ocorre é que as substâncias alvo da ação das proteases quando ligadas ao repórter e à nanopartícula são muito grandes para passarem pelos rins e saírem na urina. No entanto, se a pessoa sofrer de câncer colorretal ou trombose, a MMP9 ou a trombina respectivamente, podem reconhecer suas substâncias alvos ligadas às nanopartículas de óxido de ferro quando estas atingem os sítios da doença, e as clivarem, cortando-as em locais definidos. Desta maneira, liberam fragmentos pequenos ligados ao repórter, e que podem assim, ser eliminados na urina do paciente (Figura 2).

deteccao_trombose2

Figura 2: O teste apenas resultará positivo em pessoas doentes que contnham as proteases para quebrarem a substância alvo e liberarem um fragmento, substância alvo-repórter, pequena o suficiente para ser eliminada na urina.

Fazendo-se uso destes nanocomplexos, o diagnóstico poderia ser feito em papel, a partir da amostra de urina. Para isso devem-se utilizar as tiras de papel desenvolvidas pelos pesquisadores contendo anticorpos capazes de reconhecerem a substância alvo. Uma vez aplicada a amostra de urina sobre esta, juntamente com uma solução com nanopartículas capazes de sinalizarem a presença do repórter, seria possível a percepção visual do resultado do teste (Figura 3).

deteccao_trombose3

Figura 3: Diagnóstico de trombose e câncer colorretal utilizando-se o nanocomplexo.

Os ensaios foram realizados com sucesso em camundongos, e ainda serão futuramente, realizados em seres humanos. Porém já é possível se pensar em alterações no nanocomplexo para se adicionar substâncias alvos que possam vir a permitir a utilização do mesmo como uma solução de baixo custo para detecção de outras doenças como fibrose, malária, hepatite, etc.

Glossário:

Análise histopatológica: consiste em se examinar ao microscópio um fragmento de tecido do paciente para confirmar ou afastar um diagnóstico.

Biomarcador: também chamado de indicador biológico consiste em característica que se deseja medir como um indicador de um processo ou fenômeno específico como, por exemplo, dosar-se determinada molécula que é produzida durante uma dada doença.

Endotélio: camada celular interna dos vasos sanguíneos.

Protease:enzima que quebra ligação entre os aminoácidos (unidades formadoras das proteínas).

Referências Bibliográficas:

1. WHO (World Health Organization). The top 10 causes of death; disponível em http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs310/en/; 2013.

2. Warren AD, Kwong GA, Wood DK, Lin KY, Bhatia SN. Point-of-care diagnostics for noncommunicable diseases using synthetic urinary biomarkers and paper microfluidics. PNAS. 2014;in press 

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