Saúde

O sensor de DNA determina rapidamente se os vírus são infecciosos
O novo método de detecção pode produzir resultados em 30 minutos a duas horas, relatam os pesquisadores, e como não requer pré-tratamento da amostra, pode ser usado em vírus que não crescerão no laboratório.
Por Liz Ahlberg Touchstone - 22/09/2021


Um novo sensor pode distinguir vírus infecciosos de não infecciosos, graças a fragmentos de DNA seletivos e tecnologia de nanopore sensível. Crédito: Ana Peinetti

Um novo sensor pode detectar não apenas se um vírus está presente, mas se ele é infeccioso - uma distinção importante para conter a disseminação viral.

Pesquisadores da Universidade de Illinois Urbana-Champaign e colaboradores desenvolveram o sensor, que integra fragmentos de DNA especialmente projetados e detecção de nanopore, para direcionar e detectar vírus infecciosos em minutos, sem a necessidade de pré-tratar as amostras. Eles demonstraram o poder do sensor com dois vírus-chave que causam infecções em todo o mundo: o adenovírus humano e o vírus que causa o COVID-19.

Yi Lu, professor emérito de química, e Benito Marinas, professor de engenharia civil e ambiental , colideraram o trabalho com o professor Lijun Rong da Universidade de Illinois em Chicago; o professor Omar Azzaroni, da Universidade Nacional de La Plata, na Argentina; e María Eugenia Toimil-Molares, do GSI Helmholtz Center for Heavy Ion Research, na Alemanha. Eles relataram suas descobertas na revista Science Advances .

"O status de infectividade é uma informação muito importante que pode nos dizer se os pacientes são contagiosos ou se um método de desinfecção ambiental funciona", disse Ana Peinetti, a primeira autora do estudo, que realizou o trabalho enquanto pesquisadora de pós-doutorado em Illinois. Ela agora lidera um grupo de pesquisa na Universidade de Buenos Aires, na Argentina. "Nosso sensor combina dois componentes principais: moléculas de DNA altamente específicas e tecnologia de nanoporos altamente sensíveis. Desenvolvemos essas moléculas de DNA altamente específicas, chamadas aptâmeros, que não apenas reconhecem vírus, mas também podem diferenciar o status de infectividade do vírus."

O "padrão ouro" da detecção viral, os testes de PCR detectam o material genético viral, mas não conseguem distinguir se uma amostra é infecciosa ou determinar se uma pessoa é contagiosa. Isso pode dificultar o rastreamento e a contenção dos surtos virais, disseram os pesquisadores.

"Com o vírus que causa COVID-19, foi demonstrado que o nível de RNA viral tem correlação mínima com a infectividade do vírus. No estágio inicial, quando uma pessoa é infectada, o RNA viral é baixo e difícil de detectar, mas o pessoa é altamente contagiosa ", disse Lu. "Quando uma pessoa está recuperada e não é infecciosa, o nível de RNA viral pode ser muito alto. Os testes de antígeno seguem um padrão semelhante, embora ainda mais tarde do que o RNA viral. Portanto, os testes de RNA viral e antígeno são pobres em informar se um vírus é infeccioso ou não. Pode resultar em atraso no tratamento ou quarentena, ou liberação prematura daqueles que ainda podem ser contagiosos. "
 
Os testes que detectam vírus infecciosos, chamados ensaios de placa, existem, mas requerem preparação especial e dias de incubação para renderizar os resultados. O novo método de detecção pode produzir resultados em 30 minutos a duas horas, relatam os pesquisadores, e como não requer pré-tratamento da amostra, pode ser usado em vírus que não crescerão no laboratório.

Ser capaz de distinguir vírus infecciosos de não infecciosos e detectar pequenas quantidades de amostras não tratadas que podem conter outros contaminantes é importante não apenas para o diagnóstico rápido de pacientes que estão no estágio inicial da infecção ou que ainda são contagiosos após o tratamento, mas para monitoramento ambiental também, disse Marinas.

"Escolhemos o adenovírus humano para demonstrar nosso sensor porque é um patógeno viral emergente de origem aquosa que causa preocupação nos Estados Unidos e em todo o mundo", disse Marinas. "A capacidade de detectar adenovírus infecciosos na presença de vírus tornados não infecciosos por desinfetantes de água e outras substâncias de fundo potencialmente interferentes em águas residuais e águas naturais contaminadas, fornece uma abordagem nova sem precedentes. Vemos o potencial dessa tecnologia para fornecer proteção mais robusta do meio ambiente e saúde pública. "

A técnica de detecção poderia ser aplicada a outros vírus, dizem os pesquisadores, ajustando o DNA para atingir diferentes patógenos. Os aptâmeros de DNA usados ​​no sensor podem ser facilmente produzidos com sintetizadores de DNA amplamente disponíveis, de forma semelhante às sondas de RNA produzidas para testes de PCR. Sensores nanopore também estão disponíveis comercialmente, tornando a técnica de detecção facilmente escalável, disse Lu, agora professor da Universidade do Texas, Austin.

Os pesquisadores estão trabalhando para melhorar ainda mais a sensibilidade e seletividade dos sensores e estão integrando seus aptâmeros de DNA com outros métodos de detecção, como varetas de medição de mudança de cor ou sensores para trabalhar com smartphones, para eliminar a necessidade de equipamentos especiais. Com a capacidade de distinguir vírus não infecciosos de infecciosos, os pesquisadores disseram que esperam que sua tecnologia também possa ajudar na compreensão dos mecanismos de infecção.

"Além disso, a tecnologia de aptâmero pode ser desenvolvida em plataformas multicanais para detectar outros patógenos virais emergentes de interesse para a saúde pública e ambiental, como norovírus e enterovírus, ou para variantes do vírus que causa COVID-19", disse Marinas.

 

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