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Tag: diagnóstico

  • Testes para Covid-19: o Bom, o Mau e o Rápido

    Texto feito por Maurílio Bonora Junior e Ana Arnt

    A reabertura em muitos estados do Brasil já é uma realidade. Mesmo com muitos especialistas aconselhando contra isso. Assim, independente de ainda ser prudente que parte da população ainda permaneça em casa, as pessoas têm aderido cada vez menos às medidas de isolamento social. Bem como, infelizmente, cada vez menos se vê o uso de máscaras em espaços públicos. Apesar disso, também vemos vários indivíduos temerosos com a “volta à normalidade”. Em nosso cotidiano, temos recebido muitos questionamentos acerca de qual tipo de máscaras usar, e quais testes fazer em casos de sintomas de gripe e suspeita de Covid-19. Pois bem, estamos aqui para te ajudar!

    Qual a diferença entre todos esses testes?

    Testes RT-qPCR:

    Como já falamos dele em um post inteirinho há um tempo atrás, aqui no Especial, vamos só relembrar algumas coisas agora. Esse teste se baseia em detectar o material genético do SARS-CoV-2, o vírus causador da Covid-19, na nossa garganta ou nariz. Para isso, os profissionais de saúde passam um cotonete (chamado de swab) dentro do nosso nariz e garganta. Depois disso, encaminham esse material para um laboratório, onde esse material irá ser utilizado para a detecção do vírus. 

    O importante aqui é saber que tal teste é muito sensível, isso é, ele consegue detectar baixas quantidades de vírus nas nossas mucosas. Por causa disso, ele é mais indicado para o diagnóstico da Covid-19. Isso é importante pois, utilizando esse teste, é possível saber se uma pessoa assintomática está com o vírus ou não. Sendo, portanto, uma possível fonte de transmissão mesmo sem ter tal conhecimento.

    Testes sorológicos:

    Este é outro teste de laboratório. Ele utiliza produtos do nosso próprio corpo para saber se estamos com uma infecção de Covid-19 ou se já tivemos a doença: os anticorpos. Nesse tipo de teste, profissionais da saúde colhem uma amostra de sangue da pessoa. Após a coleta testam com amostras do patógeno, buscando identificar se o sangue possui anticorpos contra este, no caso, o vírus da Covid-19. Lembrando que também fizemos um texto falando sobre anticorpos e como são produzidos. Nesse teste, busca-se identificar dois tipos específicos de anticorpos, os IgM e IgG. É a partir da combinação de presença e ausência desses anticorpos que se tem o resultado:

    • Presença somente de IgM: a pessoa está no momento ou esteve com uma infecção de Covid-19 recentemente;
    • Quando há presença somente de IgG: a pessoa entrou em contato com o vírus da Covid-19 no passado;
    • Presença de IgM e IgG: a pessoa está no momento com uma infecção prolongada (crônica) de Covid-19;
    • Ausência de ambos: a pessoa nunca teve Covid-19 OU apesar de já ter tido Covid-19 têm poucos anticorpos no sangue OU está em um período inicial da infecção de Covid-19 e não teve tempo de produzir anticorpos, ainda.

    Um ponto importante desse tipo de teste é que ele detecta de forma indireta a presença do vírus no organismo. Ou seja, os anticorpos que o corpo produziu devido a infecção. Além disso, é importante lembrar que os anticorpos que produzimos durante uma infecção (especialmente o IgG, mas também o IgM) podem durar por semanas e até meses. Dessa forma, não se indica tais testes para se diagnosticar se uma pessoa está com Covid-19.

    Testes Rápidos:

    São os famosos “testes de farmácia”. Fisicamente parecidos com os testes de gravidez, foram bastante comentados na mídia durante os primeiros meses de pandemia. Todavia, agora, com a reabertura prematura dos comércios, escolas, e sociedade como um todo ressurgiram como pauta. Esse tipo de teste se baseia em uma técnica chamada cromatografia. Em termos mais simples, eles possuem uma substância chamada de reagente ou sensor, que vai reconhecer os anticorpos do nosso sangue (os Testes Rápidos de Anticorpo) ou uma parte específica do vírus, a partir da nossa saliva ou secreção do nariz (nos Testes Rápidos de Antígeno). Quando essa substância se liga aos anticorpos ou ao vírus, acontece uma série de reações químicas que fazem com que ela mude de cor. Essa mudança de cor aparece como pequenas faixas coloridas no teste, apontando a presença ou ausência dos anticorpos contra o SARS-CoV-2, ou do próprio vírus. 

    Testes Rápidos de Anticorpo e de Antígeno: algumas diferenças

    A leitura do resultado do teste rápido de anticorpo parece com o do teste sorológico. Uma vez que aponta a presença ou ausência de IgM e IgG. Já a leitura do teste rápido de antígeno é mais simples. Pois este aponta somente a presença ou ausência da proteína Spike do SARS-CoV-2 na nossa mucosa. O fato interessante é que ambos os testes também tem uma marcação chamada de “C”, que quer dizer o controle. Caso não apareça um risco nessa marcação, é um sinal de que o teste não funcionou corretamente. Dessa maneira, aquele resultado não é confiável, sendo necessário refazê-lo ou realizar outro teste (sorológico ou RT-qPCR).

     Assim como os testes sorológicos, os testes rápidos de anticorpos detectam a presença do vírus da Covid-19 de forma indireta, via os anticorpos que produzimos. Enquanto isso, os testes rápidos de antígeno detectam o vírus diretamente. Os pontos positivos aqui são que o resultado sai muito mais rápido do que nos outros dois tipos de teste. Uma vez que saibamos a resposta em pouco minutos (entre 15 e 30 minutos). Além disso, esse teste custa mais barato comparado aos outros, podendo-se realizar na própria farmácia. Contudo, temos um grande ponto negativo: a sua sensibilidade.

    A sensibilidade de um teste se refere a capacidade deste de detectar quantas pessoas realmente com anticorpos ou com o vírus tiveram um teste positivo. Exemplo:

    “Em um teste rápido de anticorpos com sensibilidade de 75%, a cada 100 pessoas que realmente tenham o anticorpo contra o vírus da Covid-19, 75 dessas pessoas terão um resultado positivo (chamado de verdadeiro positivo), e as outras 25, mesmo que tenham o anticorpo no sangue, terão um resultado negativo (chamado de falso-negativo).”

    Em outras palavras, mesmo se eu estivesse com o vírus e tivesse anticorpos contra ele no meu sangue, nesse exemplo, eu teria 25% de chance de ter um resultado errado. Ou seja, apontando que não estava contaminado. 

    Um outro complicador desse teste é a janela de tempo em que ele pode ser realizado. No caso dos testes rápidos de anticorpos, é aconselhado fazer este somente após o 8º dia de sintomas. Uma vez que seria somente a partir desse período de tempo que teríamos anticorpos suficientes no sangue para serem detectados pelo exame. Já no caso do teste rápido de antígeno, eles são indicados para serem feitos entre o 2º e 7º dia de sintomas. Isto é, quando há uma quantidade grande de vírus na mucosa. 

    Entretanto, aqui é necessário fazer algumas ressalvas:

    • Mesmo fazendo esse tipo de teste na janela de tempo correta, o resultado ainda pode ter margem de erro por causa da sensibilidade dele (explicada acima).
    • Esses testes precisam ser feitos, analisados e interpretados por profissionais de saúde treinados, e não por qualquer pessoa
    • De forma alguma, para diagnóstico da COVID-19, indica-se os testes rápidos

    Mas enfim, devo ou não fazer o teste rápido?

    Muitos planos de retomada, como o do estado de São Paulo, indicam (vagamente) esses tipos de testes (sorológicos e rápidos) como forma de diagnóstico em casos suspeitos. Entretanto, nossa indicação resposta curta ainda é: 

    Não, eles não podem ser utilizados para o diagnóstico.

    Como forma de diagnosticar a Covid-19, não se indica os testes rápidos de antígeno ou anticorpo, tanto quanto os sorológicos. Assim, a testagem por RT-qPCR, como indicado pela OMS, ainda é a recomendada. Uma vez que este teste tem uma sensibilidade muito maior que os outros testes, quando feito no período certo (entre o 4º e 12º dia). Isto é, o teste de RT-qPCR tem uma taxa de sucesso muito maior do que os outros. Pois, pode identificar inclusive casos assintomáticos da doença com muito mais facilidade. 

    Entretanto, não é como se os testes rápidos não servissem para nada. Conforme indicado pelo FDA, como forma de monitorar pessoas os testes rápidos são bastante indicados por serem uma solução prática, eficiente e barata, em situações específicas. Quais? Pessoas em constante contato com pacientes de Covid-19, de grupo de risco, como médicos, enfermeiros, trabalhadores em lares de idosos, etc. Além disso, mesmo para rastreio de contatos ou testes por amostras em grupos, dentro de grandes empresas, estes testes podem ser ferramentas eficientes.

    Eu fiz o teste rápido de antígeno e deu negativo, mas estou com sintomas de COVID-19, como proceder?

    Quando houver suspeita de estarmos com COVID-19 a recomendação sempre é realizar o teste de PCR. Caso isso não seja uma possibilidade e a saída for um teste rápido de antígeno, independente do resultado, reforça-se a necessidade de afastamento por 14 dias após os sintomas desaparecerem (em especial tosse e febre).

    Em ambientes de trabalho em que as pessoas permaneçam um longo período de tempo juntas, quando acontece o contato com alguém positivado, a indicação é de teste de todas as pessoas que estiveram contato e de afastamento por 10 dias na ausência de sintomas. Caso apareçam sintomas, a indicação é refazer o teste e manter-se afastado por 14 dias após os sintomas de febre e tosse desaparecerem.

    Sobre o tempo de incubação da COVID-19, escrevemos um texto em 2020, cujos tempos seguem válidos. Ainda ressaltamos que mesmo vacinados as pessoas devem seguir os protocolos de uso de máscara (preferencialmente PFF2), distanciamento físico / social, baixa permanência em ambientes fechados e mal ventilados.

    Mas quais sintomas eu devo levar em consideração?

    Sintomas gripais em geral, tosse seca, febre e cansaço estão entre os sintomas mais comuns, seguidos por dor de cabeça, diarréia, perda de olfato e/ou paladar e dor de garganta. Os sintomas graves que devem ter procura de unidades de saúde são falta de ar, dificuldade de respirar e dor no peito.

    Finalizando

    Sintomas gripais, em tempos de COVID-19 não só podem mas devem ser entendidos como suspeito de COVID-19 e ter afastamento imediato, sem ônus (salarial, de faltas no trabalho e/ou em aulas) para as pessoas. Mesmo com a vacinação aumentando em quantidade diariamente, ainda temos uma alta transmissão e não devemos negligenciar as medidas sanitárias mais simples, além da indicação de teste e rastreio para todas as idades.

    REFERÊNCIAS:

    Os autores

    Maurílio Bonora Junior é biólogo, mestre e doutorando em Genética e Biologia Molecular pela Unicamp, membro da equipe científica do Especial COVID-19.

    Ana Arnt é bióloga, doutora em Educação, Professora do Instituto de Biologia da Unicamp e coordenadora do Blogs de Ciência da Unicamp e do Especial COVID-19.

    Este texto é original e escrito com exclusividade para o Especial Covid-19

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    Os argumentos expressos nos posts deste especial são dos pesquisadores. Dessa forma, os produziram-se textos a partir de campos de pesquisa científica e atuação profissional dos pesquisadores. Além disso, os textos passaram por revisão revisado por pares da mesma área técnica-científica na Unicamp. Assim, não, necessariamente, representam a visão da Unicamp e essas opiniões não substituem conselhos médicos.


    editorial

  • Microfluídica: a pequena e bela tecnologia escondida ao nosso redor

    Quando você pensa em micro ou nanotecnologia, provavelmente pensa em pequenos componentes eletrônicos como o seu telefone, um pequeno robô ou um microchip.

    Mas os testes COVID-19 – que provaram ser fundamentais para controlar a pandemia – também são uma forma de tecnologia miniaturizada. Muitos testes de COVID-19 podem dar resultados em horas sem a necessidade de enviar uma amostra a um laboratório, e a maioria desses testes usa a tecnologia Microfluídica, como você pode ver aqui.

    Diversos produtos já no mercado, desde testes de gravidez a tiras medidores de glicose, impressoras a jato de tinta e testes genéticos, depende da microfluídica.

    Essa tecnologia, sem o conhecimento de muitas pessoas, está em toda parte e é crítica para muitas das coisas que fazem o mundo moderno girar.

    Revisando o conceito de Microfluídica?

    Os sistemas microfluídicos são qualquer dispositivo que processe quantidades reduzidas de líquidos. Os fluidos viajam através de canais mais finos do que um fio de cabelo, e válvulas minúsculas podem ligar e desligar o fluxo. Esses canais são feitos de materiais como vidro, polímeros, papel ou géis.

    Uma maneira de mover os fluidos é com uma bomba mecânica; outra maneira é usar as cargas superficiais de certos materiais; e ainda outra é usar a chamada ação capilar – mais comumente conhecida como absorção.

    A absorção é o processo pelo qual a energia armazenada dentro do líquido o impulsiona através de espaços estreitos.

    Chip Microfluidico – Crédito: Spanky Speed

    Em pequenas escalas, os fluidos se comportam de maneiras não intuitivas.

    Não imagine o fluxo turbulento e caótico saindo de uma mangueira de jardim ou de seu chuveiro. Em vez disso, nos volumes reduzidos de um microcanal, os fluxos são extremamente estáveis. Os fluidos descem pelo canal em fluxos paralelos organizados – chamados de fluxo laminar.

    O fluxo laminar é uma das grandes maravilhas dos sistemas microfluídicos. Os fluidos e partículas no fluxo laminar seguem caminhos que são matematicamente previsíveis – uma necessidade para engenharia de precisão e design de dispositivos médicos.

    Natureza, o grande exemplo de uso da Microfluídica

    Esses processos – inspiradores para pesquisadores – existem na natureza há eras. As plantas transportam nutrientes de suas raízes até os ramos mais altos usando a capilaridade, a inspiração para circuitos microfluídicos que são alimentados de forma autônoma.

    Sistema capilar. Fonte: Wikimedia Commons

    Imitando as propriedades físicas das gotas de chuva, os químicos desenvolveram dispositivos que quebram uma amostra em milhões de gotas e as analisam em velocidades vertiginosas.

    Cada gota é essencialmente um minúsculo laboratório químico que permite aos químicos estudar a evolução das biomoléculas e realizar análises genéticas ultrarrápidas, entre outras coisas.

    E, finalmente, todos os cantos do corpo humano são microfluídicos. Não poderíamos nascer ou funcionar sem intrincados capilares sanguíneos que levam alimentos, oxigênio e moléculas de sinalização para todas as células.

    Os benefícios da tecnologia Microfluídica

    Assim como a microeletrônica, o tamanho é fundamental na microfluídica.

    À medida que os componentes ficam menores, os dispositivos podem contar com as propriedades estranhas de líquidos em escalas micrométrica, e operar com mais rapidez e eficiência e são mais baratos de fabricar. A revolução da microfluídica foi silenciosamente pegando carona em sua contraparte eletrônica.

    Outro grande benefício dos dispositivos microfluídicos é que eles requerem apenas pequenas quantidades de líquido e, portanto, podem ter um tamanho minúsculo. A NASA vem considerando analisadores microfluídicos para seus rovers de Marte há muito tempo.

    A análise de fluidos preciosos – como sangue humano – também se beneficia da capacidade de usar pequenas quantidades de amostras. Por exemplo, medidores de glicose são instrumentos microfluídicos que requerem apenas uma gota de sangue para medir o açúcar no sangue de um diabético.

    Microfluídica em tecnologia, biologia e medicina

    Provavelmente, você usa microfluídica com bastante frequência em sua vida. Por exemplo:

    • As impressoras a jato de tinta emitem pequenas gotas de tinta.
    • As impressoras 3D espremem o polímero fundido através de um bico microfluídico.
    • A tinta em canetas-tinteiro e canetas esferográficas flui através de princípios microfluídicos.
    • Nebulizadores para pacientes asmáticos borrifam uma névoa de gotículas microscópicas de drogas.
    • Um teste de gravidez depende do fluxo de urina dentro de uma tira de papel microfluídica.

    Na pesquisa científica, a microfluídica pode direcionar drogas, nutrientes ou qualquer fluido para partes muito específicas dos organismos para simular com mais precisão os processos biológicos.

    Por exemplo, pesquisadores prenderam vermes em canais e os estimularam com odores para aprender sobre os circuitos neurais. Outra equipe direcionou nutrientes para áreas específicas da raiz de uma planta para observar diferentes reações aos produtos químicos de crescimento.

    Outros grupos criaram armadilhas microfluídicas que capturam fisicamente células tumorais raras do sangue. Sistemas de chips genéticos microfluídicos fornecem o poder de sequenciar rapidamente o genoma humano e tornar realidade os testes de DNA personalizados, como a 23andMe.

    Nada disso teria sido possível sem a Microfluídica.

    Microrreator de 3 entradas.

    O futuro da Microfluídica

    A microfluídica será crítica para conduzir a medicina a uma nova era de ritmo acelerado e acessível. Dispositivos vestíveis que medem as substâncias no suor para monitoramento de exercícios e dispositivos implantáveis ​​que administram medicamentos contra o câncer localmente ao tumor de um paciente são algumas das próximas fronteiras da microfluídica biomédica.

    Os pesquisadores estão desenvolvendo sistemas microfluídicos complexos e fascinantes, chamados de órgãos-em-chip, que têm como objetivo simular vários aspectos da fisiologia humana.

    Se você quer saber mais sobre órgãos-em-chip acesse o nosso artigo que explica um pouco mais do assunto aqui. 

    Diversos laboratórios em todo o mundo estão desenvolvendo plataformas tumor-on-a-chip para testar medicamentos contra o câncer com mais eficiência.

    Esses “avatares” de pacientes permitirão aos cientistas testar novos tratamentos de uma forma que não acarrete custos, sofrimento e questões éticas associadas aos testes em animais ou humanos.

    Imagine ir ao médico, extrair uma biópsia e, em menos de uma semana, usando um dispositivo microfluídico, o médico pode descobrir qual coquetel de drogas funciona melhor para remover o tumor.

    Isso ainda está no futuro, mas o que sabemos é que o futuro será microfluídico.

    Por Albert Folch, via The Conversation 

    Este texto foi escrito originalmente no blog Microfluídica

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    Os argumentos expressos nos posts deste especial são dos pesquisadores. Dessa forma, os textos foram produzidos a partir de campos de pesquisa científica e atuação profissional dos pesquisadores e foi revisado por pares da mesma área técnica-científica da Unicamp. Assim, não, necessariamente, representam a visão da Unicamp e essas opiniões não substituem conselhos médicos.


    editorial

  • Nova técnica de impressão 3D pode levar a diagnósticos rápidos e econômicos

    Usando a técnica de impressão 3D, pesquisadores da Universidade Católica de Lovaina ou KU Leuven, na Bélgica, fabricaram uma versão 3D de um teste de fluxo lateral. A base é um pequeno bloco de polímero poroso, no qual “tintas” com propriedades específicas são impressas em locais precisos

    Esses testes são amplamente utilizados na forma de testes COVID-19 e de gravidez tradicional. Com esse método de impressão, os pesquisadores esperam ser possível o desenvolvimento de testes de diagnóstico de última geração, rápidos, econômicos e fáceis de usar.

    Devido à pandemia de COVID-19 em andamento, todos estão cientes da importância de um diagnóstico rápido. Diversos testes estão disponível e utilizam a técnica conhecida como teste de fluxo lateral.

    Aqui nesse blog, você pode ter acesso a vários textos sobre testes e pesquisas de diagnósticos de COVID19.

    Se você tiver interesse, eu recomendo os textos disponível aqui, aqui e também aqui.

    Resumidamente, esse teste começa com uma coleta da amostra pelo nariz e posteriormente dissolvida em um solvente e usada no kit de teste. O kit contém um material absorvente que desloca a amostra e permite que ela entre em contato com um anticorpo.

    Dessa maneira, caso um vírus esteja presente, uma linha colorida aparecerá. A vantagem desses testes é que eles são econômicos e não precisam de nenhum dispositivo dedicado.

    Os testes de fluxo lateral são úteis para realizar testes simples que levam a uma resposta sim e não, no entanto, eles não são adequados para testes que precisam de um procedimento de várias etapas.

    Assim, esta é a razão pela qual os pesquisadores da KU Leuven decidiram projetar uma nova forma de teste de fluxo lateral com recursos adicionais.

    Manufatura aditiva precisa

    Os pesquisadores usaram uma impressora 3D e criaram um modelo 3D de um teste de fluxo lateral. A base deste modelo é um pequeno bloco de polímero poroso, onde “tintas” com propriedades particulares são impressas em locais precisos.

    Dessa forma, é impressa uma teia de canais e minúsculas “travas” que permitem o escoamento ou impedem onde e quando necessário, sem a necessidade de peças móveis.

    No momento do teste, a amostra é automaticamente direcionada para as várias etapas do teste. Este método ajuda a seguir até procedimentos complexos.

    Os pesquisadores avaliaram seu método, recriando um teste de Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA), usado para detectar a imunoglobulina E (IgE). Você pode saber mais sobre isso aqui.

    Ig E é quantificada para diagnosticar alergias. Isto é, em ambientes de laboratório, esse tipo de teste envolve uma série de etapas, com variação da acidez e diferentes enxágues.

    Os pesquisadores executaram com sucesso todo o processo usando um kit de teste impresso semelhante a um cartão de crédito.

    A complexidade não é um custo

    A grande vantagem da impressão 3D é que você pode adaptar rapidamente o design de um teste para acomodar outro protocolo, por exemplo, para detectar um biomarcador de câncer. Assim, para a impressora 3D, não importa o quão complexa seja a rede de canais.

    O novo método de impressão 3D também é escalonável e econômico. Segundo os pesquisadores, a produção do teste de protótipo Ig E custa cerca de US$ 1,50, mas poderia ser menos de US$ 1.

    O novo método não só oferece oportunidades para diagnósticos mais rápidos e baratos em países desenvolvidos, mas também em países onde há uma maior necessidade de testes diagnósticos de baixo custo e onde a infraestrutura médica não é altamente acessível.

    Dessa forma, atualmente, os pesquisadores estão desenvolvendo sua própria impressora 3D, que será mais flexível se comparada à versão comercial empregada na nova análise.

    Uma impressora otimizada é como uma mini fábrica móvel que pode produzir diagnósticos rapidamente. Você pode então criar diferentes tipos de testes simplesmente carregando um arquivo de design e tinta diferentes. 

    Fonte: AZoM

    Referência bibliográfica 

    Achille, C, et al (2021) 3D Printing of Monolithic Capillarity‐Driven Microfluidic Devices for Diagnostics Advanced Materials. 

    Este texto foi escrito originalmente para o blog Microfluídica e Engenharia Química

    Os argumentos expressos nos posts deste especial são dos pesquisadores. Dessa forma, os textos foram produzidos a partir de campos de pesquisa científica e atuação profissional dos pesquisadores. Além disso, pares da mesma área técnica-científica da Unicamp revisaram o texto. Assim, não, necessariamente, representam a visão da Unicamp e essas opiniões não substituem conselhos médicos.

  • Novo chip microfluídico pode fornecer resultados rápidos de teste de COVID-19 em celulares

    Image by Elchinator from Pixabay

    Pesquisadores da Universidade Rice, em Houston, EUA, desenvolveram um sistema microfluídico com grânulos magnéticos (magnetic beads, em inglês) de superfície modificada aliado a um biossensor eletroquímico para a detecção da proteína característica de COVID-19 e, com o auxílio de um potenciostato, a leitura foi realizada em um smartphone.O potenciostato é um equipamento que aplica um potencial e mede a corrente resultante em um sistema eletroquímico.

    A principal vantagem nesse sistema microfluídico, é não precisar de um laboratório para realizar as análises, podendo ser geradas em hospitais, clínicas ou farmácias podendo ser manipulado por pessoas com experiência em coletas e calibragem do dispositivo. O estudo foi publicado no periódico ACS Sensor.

    De forma geral, o microdispositivo é facilmente transportado e prático, gerando resultados ainda mais rápidos e precisos que exames de PCR.

    O que chama atenção na pesquisa é a especificidade do biossensor, podendo realizar detecções de até 230 pg/mL, e o processo de captação das proteínas N de SARS-CoV-2.

    Como funciona a detecção pelo celular? 

    Ilustrações esquemáticas de (A) chip imunossensor microfluídico destacando a concentração magnética dos grânulos na superfície do sensor, (B) chip imunossensor microfluídico para o dispositivo de diagnóstico baseado em smartphone e (C) configuração experimental e esquema de detecção eletroquímica usando a técnica desenvolvida pelos pesquisadores. Fonte da imagem: American Chemical Society, DOI: https://doi.org/10.1021/acssensors.0c02561

    A amostra é coletada por um tubo capilar por onde também são inseridos os grânulos magnéticos onde são transportados até uma câmara de reação onde ficam em contato com a amostra. Na superfície dos grânulos são ligados os anticorpos de detecção onde a proteína N é ligada.

    Quando os grânulos com a proteína passam pelo campo magnético gerado pelos eletrodos, se conectam com os anticorpos de captura presentes no biossensor, gerando uma corrente proporcional à concentração do biomarcador na amostra. A corrente é lida pelo potenciostato que envia um sinal para o telefone que possui uma curva de calibração baseado na corrente e na concentração.

    Apesar de ainda estar em estágio inicial, necessitando de resultados mais contundentes com relação a acoplar o dispositivo no celular sem a necessidade de utilizar bombas de seringa, a pesquisa nos faz imaginar um futuro em que teríamos equipamentos para acoplar no smartphone como uma capinha e iriamos até a farmácia apenas comprar os testes (biossensores), realizar uma leitura de uma curva de calibração correspondente àquele teste e realizar uma leitura para o exame que for necessário.

    Provavelmente isso não reduziria a importância de resultados em laboratórios clínicos, porém, em casos em que é necessário um positivo ou negativo, como é no caso da COVID-19, esse tipo de tecnologia iria acelerar diagnósticos e até dosagens de medicamentos.

    O Futuro é Agora.

    Este texto foi escritp originalmente no blog Microfluídica e Engenharia Química

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    Os argumentos expressos nos posts deste especial são dos pesquisadores. Dessa forma, os textos foram produzidos a partir de campos de pesquisa científica e atuação profissional dos pesquisadores e foi revisado por pares da mesma área técnica-científica da Unicamp. Assim, não, necessariamente, representam a visão da Unicamp e essas opiniões não substituem conselhos médicos.


    editorial

  • Tecnologia microfluídica da LumiraDx é aprovada pela ANVISA para teste de antígeno SARS-CoV-2

    Teste de antígeno COVID-19 da LumiraDx. Fonte: LumiraDx.

    Prezado leitor, eu realmente espero que esteja tudo bem com você e sua família. Diante de tantas notícias ruins que tivemos no ano de 2020, a aprovação pela ANVISA (Agência Nacional de Vigilância Sanitária) das primeiras vacinas no Brasil é um alento para todos nós. E temos outra boa notícia para nós que estamos na luta contra o COVID-19 e que nos dedicamos ao estudo da Microfluídica.

    No dia 18 de janeiro, a ANVISA concedeu aprovação para o teste de antígeno LumiraDx SARS-CoV-2. A LumiraDx foi fundada em 2014 e desde então a empresa desenvolve, fabrica e comercializa plataformas de diagnóstico em pontos de atendimento. A plataforma LumiraDx oferece resultados de diagnóstico em alguns minutos, sendo de baixo custo e acessível aos profissionais de saúde.

    O teste LumiraDx SARS-CoV-2 Ag é um ensaio de imunofluorescência* microfluídica para detecção direta e qualitativa de proteínas do nucleocapsídeo** em amostras nasais ou nasofaríngeas de pacientes com suspeita de COVID-19. Usado com o instrumento LumiraDx, o teste fornece resultados rápidos no ponto de atendimento. Os resultados de elevada sensibilidade são obtidos em 12 minutos a partir do início da análise.

    Segundo estudos clínicos realizados, o teste LumiraDx SARS-CoV-2 Ag nos instrumentos LumiraDx permitirá um desempenho clínico de 97,6% de concordância percentual positivo e 96,6% de concordância percentual negativo, com um limite de detecção de 32 TCID50/mL***.

    Como usar o teste de antígeno da LumiraDX?

    Segundo a empresa, a plataforma LumiraDx deve ser operada em temperatura ambiente entre 15 °C e 30 °C e umidade relativa de 10% a 90%. A amostra extraída do paciente deve ser usada dentro de 5 horas de preparação quando armazenado à temperatura ambiente. As amostras nasais extraídas podem ser congeladas a -80 °C e usadas até 5 dias após o congelamento. As amostras e o tampão de extração devem estar em temperatura ambiente antes do teste.

    O processo de forma geral funciona em quatro etapas: preparação da amostra (Prep sample); inserção da tira de teste (Insert Test Strip); execução do teste (Apply & Run) e análise dos resultados (Report results).

    O teste começa com uma coleta de uma amostra de zaragatoa do paciente, i.e., colheita de amostras a partir da parte detrás do nariz e garganta. Em seguida, o cotonete do paciente é colocado em um frasco com solução Tampão de extração por 10 segundos. O cotonete é removido do frasco, sendo esse então selado.

    O próximo passo é a inserção da tira de teste. Após a inicialização da plataforma LumiraDx e quando solicitado, a porta do equipamento é aberta e a tira de teste é inserida cuidadosamente. Essa tira vem junto com os materiais do teste.

    Em seguida deve-se selecionar o tipo de amostra apropriado (SARS-CoV-2 Ag) e confirmar o tipo de teste (Nasal Swab). Em seguida ocorre a aplicação da amostra do frasco na tira de teste. A empresa recomenda a aplicação de uma gota inteira da amostra na área de aplicação da amostra da tira de teste quando solicitado pelo instrumento. Após o fechamento da porta do equipamento, a análise se inicia. Os resultados são exibidos em até 12 minutos após a aplicação da amostra, sendo os resultados do teste lidos no próprio instrumento da LumiraDx.

    Mais informações são disponibilizados no site da empresa: https://www.lumiradx.com/uk-en/

    O registro na ANVISA pode ser visualizado neste link: https://www.smerp.com.br/anvisa/?ac=prodDetail&anvisaId=81327670118

    * Imunofluorescência é uma técnica que permite a visualização de antígenos nos tecidos ou em suspensões celulares utilizando corantes fluorescentes, que absorvem luz e a emitem num determinado comprimento de onda (c. d. o.). Quando o corante está ligado ou conjugado com um anticorpo, os locais de reação entre o antígeno e o anticorpo conjugado podem facilmente ser visualizados. Os fluorocromos mais utilizados em técnicas de imunofluorescência são a fluoresceína isocianetada (FITC) e rodamina.

    Fonte: Wikipédia

    ** Nucleocapsídeo é uma estrutura viral formada pela associação do capsídeo com o ácido nucléico do vírus.

    Fonte: Wikipédia

    *** TCID50 – Dose infecciosa para 50% da cultura de tecidos.

    Este texto foi escritp originalmente no blog Microfluídica e Engenharia Química

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    Os argumentos expressos nos posts deste especial são dos pesquisadores. Dessa forma, os textos foram produzidos a partir de campos de pesquisa científica e atuação profissional dos pesquisadores e foi revisado por pares da mesma área técnica-científica da Unicamp. Assim, não, necessariamente, representam a visão da Unicamp e essas opiniões não substituem conselhos médicos.


    editorial

  • Como acontece a interação da levedura com o coronavírus?

    Texto escrito por Fellipe Mello, Carla Maneira da Silva e Ana Arnt

    Até esse ponto, nos textos anteriores, introduzimos uma variedade de conceitos importantes no desenvolvimento do conceito da CORONAYEAST. Vocês podem recapitular as ideias aqui e aqui.

    Vamos revisar as modificações genéticas que a S. cerevisiae deve apresentar para detectar o vírus:

    • O receptor do vírus e regulador da Angiotensina II (ACE2),
    • O “detector” de angiotensina (AT1)
    • As proteínas que fazem a levedura biossensora mudar de cor (os genes repórter).

    Tá, e como isso tudo vai funcionar de forma que a levedura irá acusar a presença do vírus? 

    Primeiro, você precisa saber que, pra funcionar, o biossensor atua na presença de Angiotensina II – que será adicionado ao CORONAYEAST da mesma forma que “tampões de corrida” são adicionadas ao teste rápido – ou seja, um conjunto de reagentes que permite que a reação ocorra e o sinal seja visível. Vamos pensar então nos dois cenários: a levedura na presença e ausência do vírus.

    Na ausência do vírus, a levedura modificada está em um meio contendo uma concentração conhecida de Angiotensina II. Neste cenário, o ACE2 está disponível para converter a Angiotensina II em Angiotensina 1-7, diminuindo a concentração do primeiro. Desta forma, o AT1 não será ativado, uma vez que seu receptor – a Angiotensina II – não estará lá. Receptor não ativado: gene repórter não produzido e levedura não muda de cor.

    Na presença do vírus, a alta afinidade que a proteína Spike do SARS-CoV-2 possui com a ACE2 faz com que sua atividade enzimática fique comprometida. Desta forma, quanto mais vírus, menos ACE2 disponível. Logo: Angiotensina II acumula no meio extracelular, uma vez que a ACE2 está “ocupada” com o SARS-CoV-2, ou, em termos biológicos: a função enzimática de conversão em Angiotensina 1-7 foi capturada pelo vírus. Isto quer dizer que: mais Angiotensina II no meio extracelular significa maior a ativação do receptor AT1.

    É aqui que entra o resultado da nossa pesquisa! Na presença do vírus, portanto, o receptor AT1 ativado da levedura modificada geneticamente emitiria um sinal que faria o gene repórter ativar e produzir uma proteína que faria a levedura mudar de cor: fluorescente ou vermelha, a olho nu.

    – Nossa! Que legal! Eu estou com suspeita de COVID-19, onde posso fazer este teste diagnóstico?

    – Calma! O CORONAYEAST ainda está sendo desenvolvido pelo LGE!

    Benefícios da pesquisa, caso os resultados sejam positivos

     Uma vez que o CORONAYEAST estiver pronto e funcional, seus benefícios serão extensos. Vamos falar um pouco disso agora…

    Primeiro, o preço. Imagine a diferença de custo entre produzir um diagnóstico dependente de insumos importados e infraestrutura especializada (como é o caso do qRT-PCR) e um teste em que um microorganismo faz tudo. A levedura cresce fácil – coloque um pouco de açúcar e pronto. Sem contar que o Brasil tem uma infraestrutura bastante robusta para isso. Isto é, já produzimos bastante desse fungo para usarmos na produção de etanol, por exemplo. E o diagnóstico só dependeria dela, a S. cerevisiae modificada (com um pouco de Angiotensina II). Estimamos custo de produção até 100 vezes menor que para o teste de PCR!

    Outra vantagem importante é a especificidade. Como falamos, a detecção do SARS-CoV-2 é permeada por um GPCR e, por isso, é bastante específica. A única possibilidade de se alterar o sinal captado pelo AT1 é a ligação do vírus com ACE2. Aliás, usarmos a ACE2 também é outra garantia de especificidade, porque sabemos que esta é a única forma que o coronavírus da covid-19 reconhece uma célula hospedeira. Também não prevemos a alteração da funcionalidade desta enzima por qualquer outro composto presente na saliva. Esta é uma característica do CORONAYEAST que o coloca à frente dos atuais testes rápidos, porque sabemos o quanto estes têm altas taxas de resultados falsos.

    Ademais, o diagnóstico para Covid-19 a partir do biossensor baseado em levedura detecta o vírus inteiro. Isso quer dizer que 1) não precisamos extrair material genético viral, como o teste de PCR; 2) não é baseado em anticorpos, como nos atuais testes rápidos imunológicos, permitindo identificar potenciais vetores da doença, ainda que assintomáticos; 3) poderia ser usado em superfícies para teste da presença do vírus, permitindo a correta desinfecção de ambientes. CORONAYEAST se apresenta como um conceito disruptivo e inovador que está sob atual desenvolvimento e poderá mudar a forma como fazemos diagnósticos virais!

    E sabe o que é mais interessante de tudo isto? É tecnologia brasileira, pesquisa nacional, feita por cientistas do nosso país. Barateando o custo para diagnóstico e o tempo de resposta do resultado. 

    Este texto foi elaborado a partir de uma pesquisa financiada pela FAPESP, cujo processo é n.2018/03403-2

    Força Tarefa da Unicamp

    O artigo que embasou esta postagem faz parte de um conjunto de postagens sobre as pesquisas científicas que a Unicamp vem fazendo desde o início da pandemia, no que chamamos “Força Tarefa”. O Especial Covid-19, do Blogs de Ciência da Unicamp, participa da Força Tarefa desde o início, com a divulgação científica sobre a doença. Mas também vai se dedicar à publicação destes conhecimentos produzidos especificamente pelos pesquisadores da Unicamp cada vez mais! Acompanhe as próximas postagens!

    Nossos sites institucionais:

    Força Tarefa da Unicamp

    Unicamp – Coronavírus

    Para Saber mais

    Chauhan DS, Prasad R, Srivastava R et al. Comprehensive Review on Current Interventions, Diagnostics, and Nanotechnology Perspectives against SARS-CoV-2. Bioconjug Chem 2020:acs.bioconjchem.0c00323.

    Nakamura, Y., Ishii, J. and Kondo, A. (2014), Construction of a yeast‐based signaling biosensor for human angiotensin II type 1 receptor via functional coupling between Asn295‐mutated receptor and Gpa1/Gi3 chimeric Gα. Biotechnol. Bioeng., 111: 2220-2228. doi:10.1002/bit.25278

    Tang Y-W, Schmitz JE, Persing DH et al. Laboratory Diagnosis of COVID-19: Current Issues and Challenges. McAdam AJ (ed.). J Clin Microbiol 2020;58:e00512-20.

    Os Autores

    Ana Arnt é Bióloga, Mestre e Doutora em Educação. Professora do Departamento de Genética, Evolução, Microbiologia e Imunologia, do Instituto de Biologia (DGEMI/IB). Pesquisa e da aula sobre História, Filosofia e Educação em Ciências, e é uma voraz interessada em cultura, poesia, fotografia, música, ficção científica e… ciência!

    Carla Maneira da Silva Mestranda em Genética de Micro-organismos pela Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Realiza suas atividades de pesquisa no Laboratório de Genética e Bio-Energia (LGE). Possui experiência na área de genética e engenharia metabólica. Mais especificamente na produção de compostos de interesse econômico a partir de micro-organismos. Assim como na produção de biossensores baseados em levedura.

    Fellipe Mello é Engenheiro químico (2014) e doutor em ciências (2019) pela Universidade Estadual de Campinas. Atualmente é post doc em engenharia genética no Laboratório de Genômica e bioEnergia no Instituto de Biologia da Unicamp. Tem experiência na área de engenharia química, com ênfase em termofluidodinâmica, no reaproveitamento de biomassas e purificação de proteínas; e na área de genética, com ênfase em engenharia metabólica e estudo de QTLs.

    Este texto é original e escrito com exclusividade para o Especial Covid-19

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    Os argumentos expressos nos posts deste especial são dos pesquisadores. Os autores produzem os textos a partir de seus campos de pesquisa científica e atuação profissional. Além disso, os textos são revisados por pares da mesma área técnica-científica da Unicamp. Não, necessariamente, representam a visão da Unicamp. Essas opiniões não substituem conselhos médicos.


    editorial

  • Sabia que leveduras podem fazer diagnóstico de Covid-19?

    Texto escrito por Fellipe Mello, Carla Maneira da Silva e Ana Arnt

    Existem vários testes diagnósticos para a Covid-19, com maior ou menor precisão. Além de ter um resultado altamente confiável, uma das questões que é relevante pra este momento é, termos também uma agilidade nos resultados, com o menor valor possível!

    No Laboratório de Genômica e bio-Energia (LGE) da Unicamp, tivemos a ideia de aplicar leveduras na fabricação de um novo tipo de teste diagnóstico para COVID-19. Este laboratório é especializado, há mais de vinte anos na engenharia genética e aplicação de leveduras em processos industriais.

    O diagnóstico foi denominado CORONAYEAST e será baseado em leveduras que mudam de cor e emitem fluorescência na presença do vírus. Mas antes de falar do teste diagnóstico, vamos conhecer um pouco melhor as leveduras!

    Mas porque leveduras?

    Leveduras são microorganismos unicelulares pertencentes ao reino Fungi. Apesar de não ouvirmos muito falar seu nome, algum dos alimentos mais comuns do nosso cotidiano, como pães e vinhos, são produzidos com uma ajudinha desses pequenos seres. Além disso, leveduras podem ser aplicadas na fabricação de diversos outros produtos industriais, muitas vezes substituindo matérias-primas não-renováveis.

    Devido à sua grande importância histórico-econômica as leveduras – principalmente a espécie Saccharomyces cerevisiae – foram um dos primeiros seres a terem seu genoma sequenciado! E, a partir daí, diversas ferramentas genéticas, capazes de realizar modificações genéticas direcionadas e específicas foram desenvolvidas para esses organismos. Uma das ferramentas mais conhecidas e utilizadas por pesquisadores para a edição genética, não apenas de leveduras, mas também de diversos outros organismos, é o CRISPR/Cas9. É essa técnica que está sendo aplicada pelos pesquisadores do LGE para construir o CORONAYEAST. Ficou curioso? Acesse este vídeo e saiba mais sobre o CRISPR.

    De levedura alimentar à levedura para diagnóstico

    A utilização de leveduras como biossensores não é de hoje. Biossensores são organismos capazes de identificar compostos e acusar sua presença por meio de mudanças estruturais visíveis e/ou mensuráveis. A ideia por trás desse conceito fundamenta-se na compreensão de como as leveduras são e se “comportam” para detectar potenciais parceiros sexuais. Isso acontece através de uma série de reações químicas, com respostas fisiológicas bem específicas. São estas reações que nos interessam, quando estudamos biossensores, pois elas podem ser, digamos assim, “hakeadas” por meio da realização de edições genéticas.

    Basicamente, o que acontece é que leveduras apresentam em sua parede celular um receptor de hormônios reprodutivos (também conhecidos como feromônios). Esse receptor faz parte da classe dos Receptores Acoplados à Proteína G (GPCRs). Estes receptores, apesar deste nome longo e difícil, são comuns em uma variedade de espécies e particularmente  abundantes em mamíferos.

    O que fazemos em laboratório é substituir o GPCR original da levedura por outros GPCRs provenientes de outros organismos. Dessa forma, esta levedura será capaz de perceber outros tipos de sinais – pois cada receptor reconhece hormônios bem específicos. Assim, a substituição do tipo de ação efetuada por esse sinal permite que leveduras tornem-se verdadeiras plataformas de detecção de compostos diversos. No caso do CORONAYEAST, o GPCR que inserimos conseguirá detectar mudanças extracelulares causadas pelo vírus  da COVID-19: SARS-CoV-2!

    Como a levedura detecta o vírus

    É por meio de uma linhagem modificada geneticamente da levedura S. cerevisiae que funcionará o diagnóstico por CORONAYEAST. A linhagem biossensora será capaz de expressar um sistema de recepção viral, assim como um GPCR humano que percebe mudanças fisiológicas que ocorrerem apenas mediante a infecção. Ficou confuso?

    Isto quer dizer que a levedura, funcionando com um GPCR modificado, também expressará (vai produzir proteínas específicas que são) um sistema de recepção viral – como um sensor de movimento, que detecta quando algo passa na frente, por exemplo, só que neste caso, detecta apenas o SARS-CoV-2! 

    E como a levedura nos avisa que o está presente na amostra? 

    Vocês podem estar se perguntando como a levedura nos indica a presença do vírus! Esta é uma das partes interessantes! Quando há presença no novo coronavírus, a levedura muda de cor e emite fluorescência (basicamente: a levedura brilha!). Isso acontece porque o SARS-CoV-2, ao se ligar a este receptor viral, irá causar uma mudança fisiológica no meio onde está a levedura. O GPCR irá captar exatamente essa mudança e isso irá desencadear uma cascata de sinalização dentro da célula que irá orientá-la a mudar de cor. 

    Sua aplicação poderá ocorrer de duas formas:

    (1) Como um teste quantitativo de laboratório. Neste caso, as amostras incubadas com a levedura poderão ser lidas por um aparelho capaz de medir fluorescência – a intensidade de fluorescência das amostras corresponderá a quantidade de partículas virais na amostra ou;

    (2) Como um teste qualitativo em domicílio. Este teste funcionará como um aparato de leitura, semelhante a um teste de gravidez, acusará a presença viral por meio de mudança de cor, após a adição de saliva.

    Finalizando

    Neste primeiro texto, apresentamos um pouquinho do projeto que o LGE, da Unicamp, vem desenvolvendo, ainda com resultados iniciais apenas. Vamos explicar ainda como funciona a pesquisa e de que maneira trabalhamos no laboratório, para alcançar os resultados, nos próximos textos. Aguarde e acompanhe esse trabalho!

    Este texto foi elaborado a partir de uma pesquisa financiada pela FAPESP, cujo processo é n.2018/03403-2

    Força Tarefa da Unicamp

    O artigo que embasou esta postagem faz parte de um conjunto de postagens sobre as pesquisas científicas que a Unicamp vem fazendo desde o início da pandemia, no que chamamos “Força Tarefa”. O Especial Covid-19, do Blogs de Ciência da Unicamp, participa da Força Tarefa desde o início, com a divulgação científica sobre a doença. Mas também vai se dedicar à publicação destes conhecimentos produzidos especificamente pelos pesquisadores da Unicamp cada vez mais! Acompanhe as próximas postagens!

    Nossos sites institucionais:

    Força Tarefa da Unicamp

    Unicamp – Coronavírus

    Para saber mais

    Adeniran A, Sherer M, Tyo KEJ (2015) Yeast-based biosensors: Design and applications. FEMS Yeast Res ;15:1–15.

    Lengger B, Jensen MK (2020) Engineering G protein-coupled receptor signalling in yeast for biotechnological and medical purposes. FEMS Yeast Res ;20:87

    Morales-Narváez E, Dincer C (2020) The impact of biosensing in a pandemic outbreak: COVID-19. Biosens Bioelectron ;163:112274.

    Outros textos do Especial Covid-19

    Diagnóstico por RT-qPCR, o que é isso?

    Como se detecta o coronavírus?

    Os Autores

    Ana Arnt é Bióloga, Mestre e Doutora em Educação. Professora do Departamento de Genética, Evolução, Microbiologia e Imunologia, do Instituto de Biologia (DGEMI/IB) da UNICAMP e do Programa de Pós-Graduação em Ensino de Ciências e Matemática (PECIM). Pesquisa e da aula sobre História, Filosofia e Educação em Ciências, e é uma voraz interessada em cultura, poesia, fotografia, música, ficção científica e… ciência! 😉

    Carla Maneira da Silva Mestranda em Genética de Micro-organismos pela Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), realiza suas atividades de pesquisa no Laboratório de Genética e Bio-Energia (LGE), possui experiência na área de genética e engenharia metabólica, mais especificamente na produção de compostos de interesse econômico a partir de micro-organismos, assim como na produção de biossensores baseados em levedura.

    Fellipe Mello é Engenheiro químico (2014) e doutor em ciências (2019) pela Universidade Estadual de Campinas, atualmente é post doc em engenharia genética no Laboratório de Genômica e bioEnergia no Instituto de Biologia da Unicamp. Tem experiência na área de engenharia química, com ênfase em termofluidodinâmica, no reaproveitamento de biomassas e purificação de proteínas; e na área de genética, com ênfase em engenharia metabólica e estudo de QTLs.

    Este texto é original e escrito com exclusividade para o Especial Covid-19

    logo_

    Os argumentos expressos nos posts deste especial são dos pesquisadores. Os autores produzem os textos a partir de seus campos de pesquisa científica e atuação profissional e que são revisados por pares da mesma área técnica-científica da Unicamp. Não, necessariamente, representam a visão da Unicamp. Essas opiniões não substituem conselhos médicos.


    editorial

  • Diagnóstico por RT-qPCR, o que é isso?

    Em tempos como os atuais, temos visto muitos termos técnicos específicos na mídia e em notas de instituições que falam tanto da doença COVID-19, quanto do SARs-Cov-2 (o novo Coronavírus), quanto de sintomas e testes de diagnósticos.

    Em meio a todas estas informações, embora nos habituemos a ver os termos, não necessariamente compreendemos do que se trata. Em especial sobre os diagnósticos da doença, temos visto que há mais de um tipo de teste possível de ser feito.

    A Força Tarefa da UNICAMP anunciou que fará o teste chamado RT-qPCR, o qual foi considerado o principal teste de COVID-19 pela Organização Mundial da Saúde. Este texto busca explicar um pouco melhor sobre este teste e, também, o motivo pelo qual ele é importante no diagnóstico da doença.

    Arte: HUB Campinas

    Por que a Organização Mundial de Saúde indica o RT-qPCR como o principal diagnóstico?

    O diagnóstico feito pela técnica RT-qPCR foi preconizado para se realizar o diagnóstico do COVID-19 em pacientes suspeitos por ser capaz de verificar a presença de até mesmo uma única cópia do material genético do vírus (como veremos em seguida) e, também ser uma técnica amplamente estabelecida dentro de laboratórios de biologia molecular ao redor do mundo. Isto é, por ser uma técnica que grande parte dos laboratórios do mundo inteiro já conhece o protocolo e que é usado de maneira usual em suas pesquisas.

    E o que significam estas siglas? O que é, afinal, uma PCR e uma RT-PCR? 

    Desde quando foi criada até os dias atuais, as técnicas de PCR têm sido usadas em uma grande gama de pesquisas científicas, desde estudos sobre expressão gênica a detecção de variações genéticas dentro de uma população. Vamos compreender um pouco mais das etapas desta técnica e porque ela é importante para a detecção do novo Coronavírus?

    A PCR é a sigla que significa, em português, Reação em Cadeia de Polimerase. É uma técnica de biologia molecular muito usada para analisar a presença ou ausência de um gene no DNA de um ser vivo. Polimerase é a enzima responsável, dentro das células, por catalisar a adição de novos nucleotídeos a uma cadeia de DNA ou RNA. Isto é, ela proporciona agilidade e eficácia na duplicação ou transcrição de moléculas de DNA ou RNA.

    Arte: HUB Campinas

    Ao usarmos a enzima polimerase em uma reação em cadeia, dentro de um ambiente controlado (tal como na técnica que estamos explicando), conseguimos “amplificar” o material genético de uma amostra coletada. Isto é, conseguimos multiplicar o número de material a partir de uma pequena quantidade de DNA ou RNA, e assim analisar a presença de trechos específicos – como a de vírus, por exemplo. 

    A técnica PCR acontece com a adição de várias moléculas diferentes, para desempenhar papéis definidos na identificação do material genético que queremos multiplicar. Para realizar a PCR, nós misturamos: uma enzima capaz de duplicar o DNA, resistente a altas temperaturas; bases nitrogenadas (os “tijolos” que formam o DNA); primers (pequenos moldes de RNA que grudam no começo do gene ou segmento gênico de interesse) e, por fim, o DNA do organismo que se quer analisar. Ao submetermos todos estes elementos a ciclos de altas e baixas temperaturas, somos capazes de multiplicar de forma exponencial a quantidade de cópias daquele pedaço de DNA que temos interesse.

    No caso de um teste diagnóstico, ao se aplicar esta técnica, saberemos se existe o DNA do organismo (vírus) que estamos tentando detectar, após executar outra técnica chamada eletroforese em gel de agarose/poliacrilamida, que permite a visualização dos trechos de material genético que foram multiplicados. Isto é, se a pessoa está infectada, o DNA em questão será amplificado e o diagnóstico será positivo (mas ainda não é deste protocolo que se trata o diagnóstico do Coronavírus! Calma que chegaremos lá!).

    O DNA e o RNA possuem pequenas diferenças, quimicamente. O SARs-CoV-2, que é o material que queremos analisar em nossas amostras, é um vírus cujo material genético é uma molécula de RNA. E isto faz diferença no protocolo que temos que estabelecer… Para isso, usamos a técnica RT-PCR, que é a Reação em Cadeia de Polimerase de Transcrição Reversa.

    A grande diferença da PCR para a RT-PCR é que antes de fazermos todo o processo dito acima, nós pegamos o RNA do vírus e convertemos em um DNA complementar a ele mesmo, o chamado cDNA, (um processo que ficou famoso quando o HIV começou a ser estudado) e adicionamos esse cDNA a reação, no lugar do DNA genômico do organismo.

    E, por fim, qual a diferença para o RT-PCR quantitativo (RT-qPCR)?

    Geralmente as RT-PCR estão associadas a PCR quantitativa. Este processo nos permite saber quanto um gene ou o material genético de um vírus ou patógeno dentro da célula está sendo produzido.

    Nesse modelo, um fluoróforo (uma molécula capaz de emitir luz) é preso a uma sonda que se liga ao gene ou pedaço de DNA de interesse. Enquanto essa molécula fluorescente estiver ligada a essa sonda, a sua luz não é emitida, mas uma vez que ela é solta, a molécula começa a emitir fluorescência.

    Arte: HUB Campinas

    Quando a enzima responsável por duplicar o DNA chega a esse segmento onde a sonda está ligado, ela corta-a, liberando o fluoróforo, que dessa forma começa a emitir luz(2). A partir de um sensor na máquina onde está acontecendo essa reação, somos capazes de captar a luz emitida pelo fluoróforo a cada ciclo de duplicação do DNA, e por fim, quantificar sua expressão.

    Arte: HUB Campinas

    No começo da reação, há poucas cópias do DNA de interesse, e dessa forma a fluorescência emitida é pouca, mas com o passar dos ciclos, onde 2 cópias se tornam 4, 8, 16, e assim por diante de forma exponencial, a quantidade de luz emitida cresce também de forma exponencial e somos capaz de contar a quantidade inicial de moléculas que tínhamos no começo. 

    Quais as etapas para realizar o diagnóstico da COVID-19?

    Arte: HUB Campinas

    A Força Tarefa da Unicamp realizará testes diagnósticos que incluem 5 etapas:

    1. Coleta do material dos pacientes (células da mucosa da boca e do nariz), 
    2. Extração do RNA viral da amostra do paciente
    3. Conversão em DNA complementar (cDNA) ao RNA
    4. Duplicação exponencial do cDNA por RT-qPCR
    5. Análise do resultado por especialista para o diagnóstico

    Todo este processo demora algumas horas, normalmente. No entanto, estamos vivendo um período atribulado, com muitos testes sendo solicitados simultaneamente. Por enquanto, a FT-Unicamp têm a previsão de disponibilizar o resultado dos testes entre 24 e 48 horas. Mas este tempo pode aumentar dependendo da demanda que tivermos durante toda a pandemia.

    Direção de arte desta postagem:
    Anatália Oliveira Santos – Diretora de arte do HUB Campinas

    Texto feito para a Força Tarefa da Unicamp

    Nossos sites institucionais:

    Força Tarefa da Unicamp

    Unicamp – Coronavírus

    Para saber mais:

    Organização Mundial de Saúde. (2020). Coronavirus disease (COVID-19) technical guidance: Laboratory testing for 2019-nCoV in humans

    Arya, M., Shergill, I. S., Williamson, M., Gommersall, L., Arya, N., & Patel, H. R.

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    Os argumentos expressos nos posts deste especial são dos pesquisadores, produzidos a partir de seus campos de pesquisa científica e atuação profissional e foi revisado por pares da mesma área técnica-científica da Unicamp.
    Não, necessariamente, representam a visão da Unicamp. Essas opiniões não substituem conselhos médicos.


    editorial

    (2005). Basic principles of real-time quantitative PCR. Expert review of molecular diagnostics, 5(2), 209-219.

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