Investigadores engenheiros do Massachusetts Institute of Technology (MIT) e da Harvard University, nos EUA, desenvolveram um pequeno dispositivo de mesa que pode detetar o coronavírus SARS-CoV-2 numa amostra de saliva em cerca de uma hora. Os engenheiros mostraram que o diagnóstico é tão preciso como os testes de PCR atualmente em uso.
O dispositivo também pode ser usado para detetar mutações virais específicas ligadas a algumas das variantes do SARS-CoV-2 que estão em circulação. Os resultados também podem ser obtidos numa hora, tornando potencialmente muito mais fácil rastrear diferentes variantes do vírus, especialmente em regiões onde não há acesso a instalações de sequenciamento genético.
“Demonstramos que a nossa plataforma pode ser programada para detetar novas variantes”, referiu James Collins, do MIT, e acrescentou: “Neste estudo, o objetivo foram as variantes do Reino Unido, África do Sul e Brasil, mas pode adaptar-se prontamente a plataforma de diagnóstico para tratar da variante Delta e de outras que estão a surgir.”
O novo diagnóstico, que conta com a tecnologia CRISPR, pode ser construído por cerca de 15 dólares, mas esses custos podem cair significativamente se os dispositivos forem produzidos em grande escala, indicam os investigadores.
Um diagnóstico independente
O novo diagnóstico é baseado no SHERLOCK, uma ferramenta baseada em CRISPR que James Collins e outros engenheiros descreveram pela primeira vez em 2017. Os componentes do sistema incluem uma fita guia de RNA que permite a deteção de sequências de RNA alvo específicas e enzimas Cas que clivam essas sequências e produzem um sinal fluorescente. Todos esses componentes moleculares podem ser liofilizados para armazenamento de longo prazo e reativados mediante exposição à água.
Em 2020, o laboratório de James Collins começou a trabalhar na adaptação desta tecnologia para detetar o vírus SARS-CoV-2, na esperança de poder projetar um dispositivo de diagnóstico que pudesse produzir resultados rápidos e ser operado com pouca ou nenhuma experiência. O objetivo é que funcionasse com amostras de saliva, tornando-o ainda mais fácil para os utilizadores.
Para isso, os investigadores tiveram de incorporar uma etapa crítica de pré-processamento que desativa enzimas chamadas nucleases salivares, que destroem ácidos nucleicos como o RNA. Uma vez que a amostra vai para o dispositivo, as nucleases são inativadas por calor e dois reagentes químicos. Em seguida, o RNA viral é extraído e concentrado ao passar a saliva através de uma membrana.
“Essa membrana foi a chave para recolha dos ácidos nucleicos e concentrá-los para que possamos obter a sensibilidade que estamos a mostrar com este diagnóstico”, referiu Rose Lee, investigadora do MIT e envolvida no estudo já publicado na Science Advances.
Esta amostra de RNA é então exposta a componentes CRISPR / Cas liofilizados, que são ativados por punção automática de pacotes de água selados dentro do dispositivo. A reação one-pot amplifica a amostra de RNA e, em seguida, deteta a sequência de RNA alvo, se esta estiver presente.
“O nosso objetivo era criar um diagnóstico totalmente independente que não requeresse outro equipamento”, diz Xiao Tan, do Massachusetts General Hospital. “Basicamente, o paciente cospe no dispositivo e, em seguida, pressiona um êmbolo e obtém uma resposta uma hora depois.”
Os investigadores projetaram o dispositivo, a que chamam de SHERLOCK que pode ter até quatro módulos, cada um procura uma sequência diferente de RNA alvo. O módulo original contém fitas-guia de RNA que detetam qualquer estirpe de SARS-CoV-2. Outros módulos são específicos para mutações associadas a algumas das variantes que surgiram em 2020.
A variante Delta ainda não estava difundida quando os investigadores realizaram o estudo, mas como o sistema já está construído, eles dizem que deve ser simples projetar um novo módulo para detetar essa variante. O sistema também pode ser facilmente programado para monitorar novas mutações que podem tornar o vírus mais infecioso.
Rastrear variantes
Os investigadores testaram o dispositivo com saliva humana enriquecida com sequências de RNA sintético de SARS-CoV-2 e, em seguida, com cerca de 50 amostras de pacientes que tiveram resultado positivo para o vírus. Eles descobriram que o dispositivo era tão preciso como os testes de PCR padrão usados, que exigem cotonetes nasais e levam mais tempo e significativamente mais meios e manipulação de amostras para produzir resultados.
O dispositivo produz uma leitura fluorescente que pode ser vista a olho nu, e os investigadores também desenvolveram uma aplicação para smartphone que pode ler os resultados e enviá-los aos departamentos de saúde pública para facilitar o rastreamento.
Os investigadores acreditam que o seu dispositivo pode ser produzido a um custo baixo ou cerca de 2 a 3 dólares por dispositivo. Se for aprovado pelo FDA e fabricado em grande escala, eles preveem que este tipo de diagnóstico pode ser útil para pessoas que desejam fazer o teste em casa ou em centros de saúde em áreas sem um amplo acesso a testes de PCR ou sequenciação genética de variantes SARS-CoV-2.
“A capacidade de detetar e rastrear essas variantes é essencial para uma saúde pública eficaz, mas, infelizmente, as variantes são atualmente diagnosticadas apenas por sequenciação de ácido nucleico em centros epidemiológicos especializados que são escassos, mesmo em países ricos em recursos”, concluiu a investigadora Helena de Puig da Harvard University.
