BioNOW! #38 – Deteção de SARS-CoV-2 com biossensores genéticos desidratados

Por Nuno Oliveira em

BioNOW! #38 - Deteção de SARS-CoV-2 com biossensores genéticos desidratados

Investigadores de Harvard e do MIT usaram técnicas de biologia sintética para criar uma máscara facial capaz de detetar infeções pelo vírus causador da COVID-19 em menos de duas horas.

Desde março de 2020, a comunidade científica tem estado focada em desenvolver novas formas de detetar infeções por SARS-CoV-2 de forma precisa, barata e rápida. Uma possível alternativa aos testes existentes (de deteção de antigénios ou ácidos nucleicos por PCR) é o uso de biossensores genéticos, desenvolvidos por técnicas de biologia sintética.

Estes biossensores consistem em circuitos genéticos, capazes de responder de forma previsível e controlada a um estímulo, gerando uma resposta detetável. No entanto, a biologia sintética tradicional requer o uso de células vivas, criando riscos de biossegurança e dificuldades práticas de comercialização. Para resolver isso, este estudo criou biorreatores liofilizados e livres de células, contendo os biossensores e todas as moléculas necessárias às reações envolvidas; estes mini-biorreatores foram integrados em fibras têxteis flexíveis, permitindo a sua utilização em roupas ou máscaras.

Quando são reidratados na presença de ácidos nucleicos do SARS-CoV-2, estes biorreatores são capazes de os amplificar à temperatura ambiente, usando um sistema RPA (replicase polymerase amplification). De seguida, biossensores baseados em tecnologia CRISPR emitem um sinal fluorescente, luminescente ou colorido quando reconhecem esses ácidos nucleicos. Ao integrar este sistema numa máscara respiratória, é possível detetar a presença deste vírus em cerca de 90 minutos, com uma sensibilidade comparável à dos testes laboratoriais disponíveis.

A mesma tecnologia pode também ser utilizada para deteção de outras substâncias, incluindo toxinas ambientais e diferentes agentes patogénicos, em máscaras, utensílios ou peças de vestuário. Os autores esperam fazer chegar ao mercado este tipo de equipamento nos próximos anos, potencialmente criando uma nova abordagem à deteção de infeções e contaminações ambientais – mais rápida, barata e prática.

Figura 1 – À esquerda, uma representação esquemática da integração dos biorreatores liofilizados entre camadas de um têxtil elastomérico. A exposição a amostras húmidas, através de pequenos poros, pode reidratá-los e ativá-los. À direita, um esquema de como a reidratação do sensor permite a ocorrência das reações bioquímicas que levam à emissão de fluorescência. A deteção de DNA ou RNA faz-se através de um sistema CRISPR-Cas12a – a enzima Cas12a é ativada pela molécula-alvo e cliva uma sonda fluorescente, ativando-a.

Mais informação sobre o funcionamento destes sensores e as suas aplicações em peças têxteis:
https://doi.org/10.1038/s41587-021-00950-3 (fonte das imagens)
https://doi.org/10.1038/scientificamerican1021-22b

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