- Os pesquisadores criaram um teste de diagnóstico baseado em CRISPR que permite que os usuários testem-se em casa para diferentes variantes do SARS-CoV-2 com nada além de sua saliva.
- O teste produz resultados em 55 minutos e um aplicativo de smartphone pode interpretar os resultados.
- Os pesquisadores prevêem que o teste pode melhorar o rastreamento e o tratamento do COVID-19 em todo o mundo.
Os testes COVID-19 mais precisos requerem equipamento de laboratório e habilidades técnicas para determinar os resultados. Isso limita a velocidade dos sistemas de teste, rastreamento e rastreamento do COVID-19, tornando mais difícil retardar a propagação da doença.
Os laboratórios também precisam sequenciar amostras geneticamente para testar variantes específicas, o que demanda ainda mais tempo e recursos.
Embora existam testes caseiros, muitos exigem coleta automática e envio a um laboratório central. Outros são semelhantes aos testes rápidos de antígeno, que têm um alto potencial para resultados falso-negativos e falso-positivos. Além disso, esses testes não detectam diferentes variantes do COVID-19.
Variantes do vírus SARS-CoV-2 podem ter taxas de transmissão diferentes, requerem tratamentos diferentes e respondem de maneiras diferentes às vacinas.
A capacidade de fornecer testes rápidos e fáceis de usar para diferentes variantes do SARS-CoV-2 pode melhorar o rastreamento, o tratamento e a resposta geral à pandemia de COVID-19 em todo o mundo.
Cientistas da Harvard University e do Massachusetts Institute of Technology (MIT), ambos em Cambridge, MA, e vários hospitais da área de Boston, criaram recentemente o miSHERLOCK.
miSHERLOCK
miSHERLOCK é um teste de diagnóstico barato baseado em CRISPR que permite aos usuários fazer o autoteste para variantes do SARS-CoV-2 em casa, usando sua saliva.
“Coisas simples que costumavam ser onipresentes no hospital, como esfregaços de nasofaringe, de repente ficaram difíceis de conseguir, então os procedimentos de processamento de amostra de rotina foram interrompidos, o que é um grande problema em um cenário de pandemia”, disse o co-autor do estudo, Dra. Rose Lee, que é pesquisadora visitante do Instituto Wyss de Engenharia Inspirada na Biologia do MIT.
“A motivação de nossa equipe para este projeto foi eliminar esses gargalos e fornecer diagnósticos precisos para COVID-19 com menos dependência de cadeias de suprimentos globais, e também poderia detectar com precisão as variantes que estavam começando a surgir”, observa ela.
“MiSHERLOCK é um teste point-of-care [COVID-19] de baixo custo que é capaz de detectar e diferenciar variantes específicas de SARS-CoV-2, que podem ser usadas para orientar o atendimento ao paciente, bem como para controle de infecção ou propósitos epidemiológicos , ”A autora principal Helena de Puig Guixe, uma pesquisadora de pós-doutorado no laboratório Collins no Instituto Wyss de Engenharia Inspirada na Biologia, disse ao Medical News Today .
“Nosso dispositivo é de baixo custo, fornece uma resposta visual simples em 1 hora e requer apenas saliva de um paciente sem nenhum equipamento adicional separado do próprio dispositivo (incluindo sua bateria padrão). […] Nosso dispositivo completo, incluindo todos os componentes de teste, custa US $ 15, até US $ 6 com a reutilização da caixa e dos componentes eletrônicos, mas pode ser tão baixo quanto US $ 2-3 por teste se produzido em escala ”, acrescentou ela.
Os pesquisadores publicaram suas descobertas na Science Advances .
Tesouras Moleculares e Câmaras Aquecidas
Para identificar os alvos do teste, os pesquisadores realizaram uma análise bioinformática de uma região específica do genoma SARS-CoV-2 responsável pela replicação do vírus.
Eles descobriram que uma região de um gene conhecido como ‘nucleoproteína’ era comum a diferentes variantes do vírus e não compartilhava características com outros coronavírus.
Eles então usaram ‘tesouras moleculares’ baseadas em CRISPR, uma enzima conhecida como Cas12a, para se ligar e cortar esta área do gene da nucleoproteína para produzir um sinal fluorescente que pode servir como um resultado de teste. Eles também criaram ensaios adicionais para testar as variantes Alfa, Beta e Gama do SARS-CoV-2.
Embora as amostras clínicas raramente usem saliva, vários estudos descobriram que ele tem um desempenho semelhante aos esfregaços nasais e da garganta em testes de diagnóstico. Ao contrário das amostras baseadas em swabs, a saliva é mais fácil coletar sem experiência clínica, minimizando os riscos de coleta inadequada de amostras em exames domiciliares.
Uma das razões pelas quais a saliva é usada com menos frequência é porque ela precisa de processamento antes da análise para evitar sinais falso-positivos. Para contornar esse problema, os pesquisadores adicionaram produtos químicos chamados DTT e EFTA às amostras de saliva e depois as aqueceram a 203 ° F (95 ° C) por 3 minutos. Isso destruiu as enzimas da saliva responsáveis pela criação de sinais falso-positivos.
Eles então derramaram os ácidos nucléicos resultantes em uma membrana de celulose absorvente e colocaram em uma área de reação de baixa temperatura 98,6 ° F (37 ° C). Em 55 minutos, eles puderam observar uma leitura fluorescente visual indicando se o SARS-CoV-2 estava presente na amostra.
Para garantir que usuários não técnicos pudessem seguir esse processo, os pesquisadores integraram todas as etapas em um dispositivo alimentado por bateria com duas câmaras: uma câmara de preparação de amostra e uma câmara de reação não aquecida.
Eles também criaram um aplicativo para smartphone movido por um algoritmo de segmentação de cores para ajudar os usuários a interpretar seus resultados.
Em um teste de amostras clínicas de saliva de 27 pessoas com infecção por SARS-CoV-2 e 21 pessoas sem infecção, miSHERLOCK identificou pessoas com infecção 96% das vezes e aquelas sem infecção 95% das vezes. O dispositivo também identificou corretamente as diferentes variantes do vírus.
Os pesquisadores imaginam que as pessoas poderiam usar o miSHERLOCK como um teste SARS-CoV-2 fácil, de baixo custo, rápido e preciso em ambientes com recursos altos e baixos.
Eles acreditam que o teste pode ajudar os médicos a selecionar as opções de tratamento ideais para os pacientes e que o aplicativo pode enviar relatórios automaticamente para escolas e empregadores, já que muitos agora exigem o teste COVID-19.
Em ambientes com poucos recursos, eles imaginam que os ministros da saúde poderiam usar miSHERLOCK para descentralizar o teste de variantes e o rastreamento em áreas remotas. Além disso, o aplicativo para smartphone pode relatar casos aos ministérios da saúde, permitindo-lhes monitorar melhor os surtos de COVID-19.
Eles acrescentam que o dispositivo pode auxiliar pesquisas futuras sobre COVID-19, por exemplo, ao avaliar a necessidade de vacinas de reforço e sua distribuição.
“O dispositivo em si não armazena dados pessoais”, de Puig Guixe disse ao MNT , “O aplicativo padrão exibe apenas os resultados para o usuário, mas […] também se pode modificar o aplicativo para relatar a destinatários selecionados pelo usuário, como escolas ou empregadores específicos. ”
Embora uma impressora 3D possa criar as câmaras do dispositivo, cujas instruções estão disponíveis com seu estudo, de Puig Guixe acrescentou que também requer algumas luzes LED, um circuito de controle térmico, aquecedores e uma bateria, todos os quais são disponível a um baixo custo.
As proteínas e outros reagentes necessários para o dispositivo estão disponíveis em fornecedores de biotecnologia. No entanto, as pessoas precisarão de experiência para liofilizar e embalar.
“Prevemos que um parceiro industrial produziria e venderia módulos de teste descartáveis para o dispositivo com diferentes embalagens para diferentes variantes de SARS-CoV-2 semelhantes a diferentes sabores para cafeteiras automatizadas.”
– Helena de Puig Guixe.
Limitações
Os pesquisadores explicam que seus resultados podem ter limitações devido à falta de acesso a amostras clínicas de saliva, que os cientistas não usam rotineiramente para testes médicos.
Eles dizem, no entanto, que à medida que variantes, como o Delta, se tornam mais prevalentes, eles podem ter mais acesso a amostras de saliva em um futuro próximo.
“Mostramos que o miSHERLOCK fornece identificação altamente precisa e sensível do SARS-CoV-2 e várias de suas variantes em um dispositivo extremamente fácil de usar e de baixo custo que democratiza os testes COVID-19 e o rastreamento de deformações”, de Puig Guixe disse ao MNT .
“Não temos capacidade de fabricação ou distribuição em grande escala, mas ficaríamos felizes em unir forças com parceiros da indústria que poderiam tornar nosso trabalho amplamente disponível. Acreditamos que miSHERLOCK pode ser uma ótima ferramenta para SARS-CoV-2 e rastreamento de variantes no ponto de atendimento, independentemente da localização, ”ela continuou.
‘Uma Abordagem Engenhosa’
“Parece uma abordagem engenhosa”, disse Jonathan Stove, líder do grupo sênior no Instituto Francis Crick em Londres, ao MNT , “Parece provável que seria mais sensível do que dispositivos de fluxo lateral, além de ser mais fácil e mais rápido do que Ensaios baseados em PCR. ”
“No entanto, teria sido bom ver comparações lado a lado com outros métodos de detecção para confirmar essa visão. Eu advertiria um pouco contra seu uso para estudos epidemiológicos, uma vez que algumas variantes podem carregar as mesmas mutações [na proteína spike], mas têm propriedades diferentes como resultado de mutações em outras regiões não direcionadas do genoma (a variante Lambda sendo um caso em questão) ”, acrescentou Stoye, que não esteve envolvido no estudo.
“A necessidade de testes diagnósticos rápidos, precisos, simples e de baixo custo para detectar a infecção COVID ativa tanto no mundo desenvolvido quanto no mundo em desenvolvimento continua a ser uma necessidade não atendida,” Dr. William Schaffner, professor de medicina preventiva da Universidade Vanderbilt em Nashville , TN, que não estava envolvido no estudo, disse ao MNT .
“O teste exclusivo descrito aqui parece atender a esses objetivos. Ele usa saliva, um espécime fácil de obter, pode ser realizado por uma pessoa não treinada, parece fornecer resultados precisos rapidamente e é considerado relativamente barato quando fabricado em grandes quantidades. ”
No entanto, o Dr. Schaffner permanece cauteloso: “Deve-se ter em mente que o estudo atual foi uma pequena e inicial investigação de prova de conceito realizada sob condições de laboratório rigidamente controladas. Por mais provocadores que sejam os resultados, o teste agora deve passar por avaliação em estudos de grande escala. ”
“A avaliação cega comparando a precisão deste teste em comparação com o teste de PCR de swab nasal padrão ouro em circunstâncias do mundo real em uma população diversa será importante para determinar se esta promessa inicial se mantém e agrega valor”, continuou ele.
“Para usar uma metáfora, um belo avião foi projetado e foi mostrado para decolar. O que agora deve ser determinado é se o avião pode voar com sucesso em muitas circunstâncias e todos os tipos de clima ”, concluiu Schaffner.