Pesquisadores da Universidade de Notre Dame desenvolveram um novo dispositivo automatizado capaz de diagnosticar glioblastoma, um câncer cerebral de rápido crescimento e incurável, em menos de uma hora. O paciente com glioblastoma sobrevive em média de 12 a 18 meses após o diagnóstico.

O ponto crucial do diagnóstico é um biochip que usa tecnologia eletrocinética para detectar biomarcadores, ou receptores ativos do fator de crescimento epidérmico (EGFRs), que são superexpressos em certos tipos de câncer, como o glioblastoma, e encontrados em vesículas extracelulares.

"Vesículas extracelulares ou exossomos são nanopartículas únicas secretadas por células. Elas são grandes — 10 a 50 vezes maiores que uma molécula — e têm uma carga fraca. Nossa tecnologia foi projetada especificamente para essas nanopartículas, usando suas características a nosso favor", disse Hsueh-Chia Chang, Professora Bayer de Engenharia Química e Biomolecular em Notre Dame e autora principal do estudo sobre o diagnóstico publicado na Communications Biology.

O desafio para os pesquisadores era duplo: desenvolver um processo que pudesse distinguir entre EGFRs ativos e não ativos e criar uma tecnologia de diagnóstico que fosse sensível, mas seletiva na detecção de EGFRs ativos em vesículas extracelulares de amostras de sangue.

Para fazer isso, os pesquisadores criaram um biochip que usa um sensor eletrocinético barato, do tamanho de uma bola em uma caneta esferográfica. Devido ao tamanho das vesículas extracelulares, os anticorpos no sensor podem formar múltiplas ligações com a mesma vesícula extracelular. Este método aumenta significativamente a sensibilidade e a seletividade do diagnóstico.

Então, nanopartículas sintéticas de sílica "relatam" a presença de EGFRs ativos nas vesículas extracelulares capturadas, enquanto trazem uma alta carga negativa. Quando vesículas extracelulares com EGFRs ativos estão presentes, uma mudança de voltagem pode ser vista, indicando a presença de glioblastoma no paciente.

Essa estratégia de detecção de carga minimiza a interferência comum nas tecnologias de sensores atuais que usam reações eletroquímicas ou fluorescência.

"Nosso sensor eletrocinético nos permite fazer coisas que outros diagnósticos não conseguem", disse Satyajyoti Senapati, professor associado de pesquisa de engenharia química e biomolecular em Notre Dame e coautor do estudo. "Podemos carregar sangue diretamente sem nenhum pré-tratamento para isolar as vesículas extracelulares porque nosso sensor não é afetado por outras partículas ou moléculas. Ele mostra baixo ruído e torna o nosso mais sensível para detecção de doenças do que outras tecnologias."

No total, o dispositivo inclui três partes: uma interface de automação, um protótipo de uma máquina portátil que administra materiais para executar o teste e o biochip. Cada teste requer um novo biochip, mas a interface de automação e o protótipo são reutilizáveis.

Executar um teste leva menos de uma hora, exigindo apenas 100 microlitros de sangue. Cada biochip custa menos de US$ 2 em materiais para fabricar.

Embora este dispositivo de diagnóstico tenha sido desenvolvido para glioblastoma, os pesquisadores dizem que ele pode ser adaptado para outros tipos de nanopartículas biológicas. Isso abre a possibilidade para a tecnologia detectar uma série de biomarcadores diferentes para outras doenças. Chang disse que a equipe está explorando a tecnologia para diagnosticar câncer pancreático e potencialmente outros distúrbios, como doenças cardiovasculares, demência e epilepsia.

"Nossa técnica não é específica para glioblastoma, mas foi particularmente apropriado começar com ela por causa de quão mortal ela é e da falta de testes de triagem precoce disponíveis", disse Chang. "Nossa esperança é que, se a detecção precoce for mais viável, então há uma chance maior de sobrevivência."

Amostras de sangue para testar o dispositivo foram fornecidas pelo Centro de Pesquisa em Câncer Cerebral do Instituto de Pesquisa do Câncer Olivia Newton-John, em Melbourne, Austrália.

Além de Chang e Senapati, outros colaboradores incluem ex-pós-doutores da Notre Dame Nalin Maniya e Sonu Kumar; Jeffrey Franklin, James Higginbotham e Robert Coffey da Universidade Vanderbilt; e Andrew Scott e Hui Gan do Instituto de Pesquisa do Câncer Olivia Newton-John e da Universidade La Trobe.