SÃO CARLOS/SP - A pandemia do COVID-19 evidenciou a necessidade de testes rápidos, precisos e de baixo custo. Da experiência de muitos países constatou-se que uma gestão adequada para minimizar os efeitos da pandemia depende da testagem em larga escala, como recomendado pela Organização Mundial da Saúde.
Duas abordagens principais têm sido utilizadas para detecção, sendo que nem sempre são adequadas para diagnóstico. O método útil para detectar material genético do vírus SARS-CoV-2, que causa a COVID-19, é o chamado RT-PCR (de real-time polymerase chain reaction em inglês). O RT-PCR é sensível com alta taxa de acerto e pode detectar a infecção pelo vírus mesmo na ausência de sintomas. A segunda abordagem consiste em detectar anticorpos induzidos pela infecção, o que tem sido feito por meio de testes sorológicos ou testes rápidos. Em ambos os casos a detecção de anticorpos é feita com imunossensores, que são biossensores contendo antígenos específicos para o anticorpo que se deseja detectar. Entretanto, como uma pessoa infectada pode demorar para gerar anticorpos, a detecção com imunossensores não se mostra adequada para o diagnóstico de infecção.
O grande problema de fazer o diagnóstico com o RT-PCR é o alto custo do teste, que requer equipamentos sofisticados que só podem ser operados por técnicos especializados. Além disso, o teste é demorado, pois o processo todo requer pelo menos algumas horas. Esses fatores podem explicar porque a porcentagem da população testada no Brasil é ainda muito baixa.
Uma alternativa para o RT-PCR seria empregar genossensores, que são biossensores que permitem a detecção de material genético, inclusive de vírus, a um custo muito menor, por não demandar o uso de equipamentos caros ou sofisticados. De fato, já há genossensores para diagnosticar muitas doenças, e o desenvolvimento de genossensores para o SARS-CoV-2 parece um caminho natural. É isso que uma equipe multidisciplinar e multiinstitucional acaba de fazer. Numa parceria de pesquisadores do Instituto de Física de São Carlos, Instituto de Química de São Carlos, Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação, todos da USP, Embrapa Instrumentação de São Carlos, Instituto de Pesquisa Pelé Pequeno Príncipe, de Curitiba, e a Start U Cloning Solutions, foi criado um genossensor que pode ser capaz de detectar o RNA do SARS-CoV-2.
O genossensor é um produto da nanotecnologia, consistindo de uma camada ultrafina de um ácido e de uma sequência de DNA do SARS-CoV-2 (chamada de sonda), depositada sobre uma lâmina de vidro recoberta com ouro. Nos testes realizados pelo grupo foi detectada uma sequência de DNA que simula o RNA do SARS-CoV-2. O resultado só é considerado positivo quando a sonda “reconhece” o DNA que simula o vírus. Os pesquisadores investigaram quatro técnicas para a detecção: medidas de impedância elétrica, medidas de impedância eletroquímica, medidas ópticas e análise de imagens dos genossensores empregando algoritmos de aprendizado de máquina (inteligência artificial).
A razão pela qual foram empregadas várias técnicas é para garantir um diagnóstico preciso de diferentes formas. Com medidas de impedância, por exemplo, consegue-se detectar o material genético com uma sensibilidade superior à da RT-PCR. Além disso, as medidas podem ser feitas utilizando um equipamento recém desenvolvido por pesquisadores do IFSC e Escola de Engenharia de São Carlos (EESC), cujo custo de componentes é inferior a R$ 1.000,00.
Outra grande inovação no trabalho é o diagnóstico por análise de imagens, em que são obtidas imagens de microscopia dos genossensores que tiveram contato com amostras do DNA que simula o SARS-CoV-2. Essas imagens são processadas com técnicas computacionais para reconhecimento de padrões, uma estratégia de aprendizado de máquina, e o diagnóstico de positivo para o DNA do SARS-CoV-2 é obtido com precisão acima de 99%. O interessante dessa abordagem é que ela dispensa o uso de equipamentos de medida: basta obter uma imagem. No trabalho desenvolvido isso foi feito utilizando microscopia eletrônica de baixa resolução, mas os pesquisadores acreditam que o mesmo pode ser feito utilizando microscópios ópticos, que são muito mais acessíveis.
No trabalho realizado pela equipe até o momento ainda não foram usadas amostras de pacientes, o que está previsto em uma próxima fase. A partir da experiência da equipe e de resultados da literatura para outros genossensores, acredita-se ser possível diagnosticar a COVID-19 em amostras de saliva ou de outros fluidos, como se faz hoje com o PCR.
Os resultados sobre esses genossensores foram consolidados num artigo recém submetido para publicação em 11 de dezembro de 2020 (portanto, ainda aguardando revisão por pares), intitulado "Detection of a SARS-CoV-2 sequence with genosensors using data analysis based on information visualization and machine learning techniques". A equipe tem expectativa que pesquisadores e empresas possam empregar a tecnologia descrita no artigo para criar testes com genossensores em larga escala. A divulgação imediata dos resultados, mesmo antes da análise por uma revista científica, se deve à urgência da busca por soluções para o diagnóstico efetivo e de baixo custo da COVID-19.
Esta pesquisa foi publicada já no repositório de artigos ChemRxiV (antes da revisão por pares), podendo ser consultada no link abaixo.
*Por: Rui Sintra - Assessoria de Comunicação - IFSC/USP
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