Uma nova família de biossensores para DNA pode estar nascendo graças à nanotecnologia

Um tratamento adequado às diversas enfermidades que podem afetar um organismo depende de um bom diagnóstico. Na verdade, quanto mais se aproxima da exatidão no diagnóstico, mais eficaz costuma ser o tratamento. Isso é particularmente importante quando o causador da doença, o patógeno, é um microorganismo. Os diferentes fármacos dos quais os profissionais de medicina fazem uso para combater microorganismo são eficazes apenas contra determinados tipos de microorganismos e um diagnóstico errado pode, portanto, levar à total ineficácia da terapia prescrita contra a enfermidade. Um antibiótico prescrito contra, por exemplo, uma cepa de Staphylococcus aureus predominante, pode não afetar algumas das subpopulações desta mesma espécie, tais como o temido e resistentíssimo Staphylococcus aureus MRSA. Um erro de diagnóstico, neste caso, seria potencialmente fatal.

DNA. As técnicas de detecção desta "impressão digital" biológica têm evoluído rapidamente. 

Por isso que as técnicas de diagnóstico têm sido incansavelmente aprimoradas por diversos grupos de pesquisa. Técnicas para a detecção de patógenos microbianos se baseiam em propriedades individuais destes seres, tais como determinadas características metabólicas, resistência a antibióticos clássicos, anticorpos que são por conta deles produzidos pelo organismo invadido, morfologia microscópica, propriedades tintoriais, e presença de moléculas diversas, por exemplo. Mas posso adiantar a você, caro leitor, que a maioria destas técnicas apresenta índices de resultados errôneos (falsos positivos ou falsos negativos) que podem ser altos. Muitas delas podem fazer confusão entre diferentes patógenos. O exame de triagem do vírus HIV, por exemplo, que se baseia na detecção de um anticorpo específico encontrado no sangue do indivíduo infectado, pode dar um resultado falso positivo se o paciente tiver um anticorpo contra certos vírus responsáveis por resfriados; ou seja, um resultado que diz que o paciente é infectado com o HIV quando na verdade ele teve um resfriado (o que chamamos de resfriado é na verdade um grupo de viroses causadas por vírus diversos). Outras vezes os testes são pouco sensíveis, podendo dar falso negativo porque não detectaram os baixos níveis iniciais de patógenos em uma amostra, por exemplo.

Neste ponto é interessante reparar que a maioria dos testes que são baseados na detecção de material genético do microorganismo (como o DNA ou o RNA) geram poucos resultados falso positivo ou falso negativo. Porém, esse tipo de diagnóstico é geralmente dependente de aparelhagem e/ou reagentes caros, o que limita sua aplicação em larga escala. Esse tipo de técnica também é, muitas vezes, dependente de grandes quantidades de material genético, motivo pelo qual geralmente há um passo para multiplicar a quantidade de material da amostra pelas técnicas de amplificação.

Lógica por trás da detecção de DNA por este biossensor: o DNA (a fita dupla deste diagrama) adere à superfície da nanopartícula (círculo marrom) e impede que esta catalise a reação entre o peróxido de hidrogênio (H₂O₂) e o cromógeno (estrela, na representação). Falta agora fazer com que a adsorção do DNA às nanopartículas seja determinada pela sequência de nucleotídeos nesta molécula. De qualquer maneira, é uma nova possibilidade que se abre à detecção rápida, simples, barata e sensível, de microorganismos.

Um grupo de pesquisadores da Coréia do Sul criou uma abordagem interessante para as técnicas de diagnóstico baseadas em DNA. Eles criaram um biossensor de DNA que nada mais é que uma nanopartícula de óxido de ferro que catalisa a reação do peróxido de hidrogênio com reagentes cromógenos, gerando assim cor. Ou seja, quando se mistura nanopartículas de óxido de ferro com peróxido de hidrogênio e cromógeno, uma cor é gerada, sendo essa o sinal de que foi detectado DNA. Agora, o detalhe que deu origem a um novo método de diagnóstico: essas nanopartículas ligam o DNA com alta afinidade e, quando isso acontece, as nanopartículas não são mais capazes de gerar a cor. O DNA impede que a reação ocorra. Aí está o segredo de uma nova família de métodos diagnósticos baseados em nanotecnologia. Com estas nanopartículas foi possível detectar de maneira simples e rápida concentrações nanomolares de DNA. Este sensor de DNA nanoestruturado apresenta vantagens sobre outros detectores de DNA nanoestruturados, tais como as nanopartículas de ouro, mas ainda carece de estudos que façam dele mais específico, ou seja, que o façam reagir apenas na presença de sequências específicas de nucleotídeos (as “letras” do código expresso no DNA), que é o que identificaria o patógeno com mínimas chances de erro.

Fonte: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.201001886/full