Diagnóstico de malária em campo com testes rápidos precisos e portáteis

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Diagnóstico de malária em campo com testes rápidos
precisos e portáteis
Uma nova tecnologia de laboratório permite a identificação rápida e quantitativa de parasitas da malária
no sangue para um diagnóstico melhor e mais preciso em regiões remotas.
Se você tem ouvido cada vez mais sobre a tecnologia “lab-on-a-chip” recentemente, é por uma boa
razão. Esses dispositivos podem ser usados para imitar órgãos, talvez substituir modelos animais em
pesquisa biomédica, mas, em última análise, eles têm a capacidade de realizar uma série de testes
complexos que foram anteriores restritos ao laboratório, agora contidos em um único dispositivo portátil
de baixo custo.
Pesquisadores como Riccardo Bertacco, do Politecnico di Milano, veem isso como uma ferramenta
eficaz para combater doenças debilitantes, como a malária, que é endêmica em algumas partes do
mundo – 229 milhões de novos casos e 409.000 mortes globais foram relatadas apenas em 2019.
“Conheço a malária desde a minha estadia nos Camarões há 25 anos como voluntária”, disse Bertacco.
“Eu consegui pelo menos duas vezes e experimentei diretamente o tremendo impacto pessoal, clínico e
social dessa infecção, que afeta 3,5 bilhões de pessoas em todo o mundo”.
Com a atual pandemia de COVID-19 servindo como um exemplo urgente, a identificação rápida de
indivíduos infectados é parte integrante da obtenção de qualquer doença infecciosa sob controle. Além
do desenvolvimento de vacinas contra a malária, medicamentos antimaláricos e estratégias para
bloquear a transmissão, diagnosticar e tratar indivíduos precocemente é essencial. O problema é que a
https://www.advancedsciencenews.com/human-on-a-chip-provides-an-accurate-model-for-the-immune-system/
https://www.advancedsciencenews.com/a-new-biosensor-detects-covid-19-antibodies-in-10-12-seconds/
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identificação do ponto de vista da malária ainda é um grande desafio, especialmente em partes do
mundo onde a doença é desenfreada e os recursos são limitados.
“Os chips de trabalho são atraentes porque podem ser integrados em um pequeno chip com
funcionalidades bioquímicas e eletrônicas, permitindo a criação de dispositivos inteligentes
automatizados que não exigem pessoal experiente para executá-los”, disse Lorenzo Pietro Coppadoro,
Ph.D. estudante do Departamento de Bioengen Tecnologia da Bioengen Tecnologia e Informática do
Politecnico di Milano. “Com excelente sensibilidade e [a capacidade] de disponibilizar resultados para os
médicos através da internet, [isso poderia] permitir um sistema de saúde remoto com redução
considerável de custos e melhoria da qualidade.”
Aproveitando o magnetismo das células infectadas
Em 2016, Bertacco diz que se deparou com publicações científicas descrevendo as propriedades
magnéticas dos glóbulos vermelhos que haviam sido infectados pelo parasita da malária Malaria
Plasmodium. Isso desencadeou um interesse na malária de um ponto de vista único: o de um professor
de física que estuda o nanomagnetismo.
“Eu pensei comigo mesmo: ‘Se a malária infectada com os glóbulos vermelhos são magnéticos, então
isso é [essencialmente] meu trabalho’, e a ideia de um novo teste de diagnóstico de laboratório baseado
nesse conceito de magnetismo surgiu”, disse Bertacco.
O parasita da malária sobrevive alimentando-se da hemoglobina, um complexo proteico que transporte
oxigênio é encontrado nos glóbulos vermelhos. Um dos subprodutos dessa quebra é a liberação de
heme contendo ferro (uma subestrutura na hemoglobina), que o parasita converte em um cristal
insolúvel chamado hemozoin para se proteger de ser envenenado. Uma vez que cada heme contém um
átomo de ferro, o hemozoin torna-se paramagnético – e detectável.
Bertacco e seus colaboradores chamaram seu dispositivo TMek, que vem de “Tid Mekii” significa
“malaria” na língua local de uma pequena aldeia chamada Mbalmayo, em Camarões, onde foi realizada
uma validação pré-clínica.
“A TMek é baseada em um microchip que implementa a captura magnética seletiva de glóbulos
vermelhos infectados e cristais livres de hemozoína em uma amostra de sangue inteiro”, explicou o
professor Giorgio Ferrari, um dos autores do estudo. “Sinais de glóbulos vermelhos saudáveis sob a
ação da gravidade, enquanto infectados, os glóbulos vermelhos [magnéticos] são capturados em alguns
micro-ímãs fabricados no chip”.
Os ímãs sobre os quais os glóbulos vermelhos infectados ficam presos são construídos em cima de
eletrodos. Conforme as células infectadas se acumulam, a impedância medida pelos eletrodos aumenta
proporcionalmente.
“O microchip é, portanto, capaz de capturar glóbulos vermelhos infectados e pigmentar livre em um
exame de sangue total e quantificar sua concentração usando uma detecção elétrica em apenas 5-10
minutos, com um limite de detecção de 10 parasitas / l”, acrescentou Ferrari.
Esta é uma conquista significativa, dada a paisagem atual e as limitações dos testes rápidos que estão
atualmente disponíveis para a malária. “A OMS apoia fortemente o uso de testes de diagnóstico rápidos
https://www.advancedsciencenews.com/breaching-the-wall-how-malaria-parasites-enter-the-human-brain/
http://www.tmekdiagnostics.com/
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com base na detecção de antígenos de Plasmodium em um exame de sangue”, explicou o professor
Spinello Antinori, outro dos autores do estudo. “No entanto, os testes rápidos disponíveis ainda têm um
limite relativamente alto de detecção (cerca de 200 parasitas / l), um tempo de operação de 15 a 20
minutos, e são puramente qualitativos e não fornecem qualquer quantificação do nível de parasemia.”
Antinori também observa que o desempenho sub-ótimo dos testes rápidos levou a um número
significativo de resultados falso-positivos e negativos. Testes mais sensíveis, como PCR, ajudam a
superar algumas dessas limitações, no entanto, eles ainda exigem quase 60 minutos para serem
executados, não são quantitativos (o que ajudaria os médicos a determinar o estágio da doença) e não
são compatíveis para uso generalizado no campo.
“De acordo com nossa validação pré-clínica realizada em Camarões em abril de 2019”, disse Francersca
Milesi, Ph.D. estudante do Departamento de Física do Politecnico di Milano, “o TMek representa um
passo à frente, já que seu limite de detecção é uma ordem de magnitude menor da dos testes rápidos
atualmente usados, enquanto tem potencial para se tornar um teste rápido quantitativo e seletivo
adequado para todas as espécies de malária”.
Tornar o ponto de atendimento realmente acessível
Com o objetivo de conciliar sua paixão pela descoberta científica com sua capacidade de causar impacto
social real, a equipe registrou seu dispositivo sob uma patente social, o que garante que qualquer receita
gerada seja reinvestida em projetos de pesquisa semelhantes com alto impacto social.
“[Enquanto trabalhava no TMek], senti o extraordinário entusiasmo e compromisso de jovens
pesquisadores trabalhando comigo nessa tecnologia de ponta com o escopo claro de usá-la na África”,
disse Bertacco. “Descontei o enorme potencial da colaboração com clínicos e técnicos de laboratório
que trabalham em Mbalmayo, pois eles conhecem bem a malária e são atores fundamentais na luta
contra sua erradicação”.
Neste contexto, o dispositivo pode ser inovador, aumentando a precisão quando testes como uma
microscopia óptica ou PCR não estão disponíveis. “Nosso teste representa uma ferramenta inestimável
para identificar portadores saudáveis na triagem de indivíduos assintomáticos”, acrescentou o professor
Gianfranco Beniamino Fiore. “A TMek pode se tornar o equivalente de laboratório à microscopia,
fornecendo aos médicos uma ferramenta fácil, rápida e automática para a avaliação quantitativa da
parasitemia, progressão da doença e na avaliação da potencial transmissibilidade do parasita humano
para o mosquito.”
Há também o potencial para usá-lo além da malária. “O conceito de TMek, em princípio, poderia ser
usado para atingir outras doenças, que produzem alterações das propriedades magnéticas das
[deidades] biológicas”, disse Milesi. “Um exemplo pode sera esquistossomose, onde os vermes
produzem a mesma molécula (hemozoína) responsável pela mudança das propriedades magnéticas dos
glóbulos vermelhos infectados pela malária”.
“O teste poderia ser disponibilizado para pacientes em pequenos centros médicos em zonas endêmicas,
não equipados com instalações laboratoriais relevantes e pessoal bem experiente, permitindo assim
diagnóstico confiável e rápido de malária no campo [e áreas remotas]”, concluiu Fiore.
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Referência: Marco Giacometti, et al., Uma Ferramenta Lab-On-chip para Diagnóstico Rápido,
Quantitativo e Estágio-seletivo da Malária, Ciência Avançada (2021). DOI: 10.1002/advs.202004101
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202004101