Novo Nanoswitch de DNA Oferece Detecção Rápida de COVID-19

Um novo vírus chamado SARS-CoV-2 causou um surto global de uma doença conhecida como COVID-19. Nos primeiros três anos dessa pandemia, foram mais de 600 milhões de casos e cerca de 6,7 milhões de mortes. A pandemia destacou a necessidade urgente de maneiras rápidas e baratas de testar o vírus, especialmente para grandes grupos de pessoas e testes repetidos.

O método padrão para detectar o vírus em amostras clínicas é o RT-qPCR, que leva algumas horas para ser realizado. No entanto, o tempo para obter resultados pode levar várias dias porque são necessários laboratórios especiais para processar esses testes. Esse atraso pode fazer com que as pessoas espalhem o vírus antes de saberem que estão infectadas. Testes de antígeno são outra opção. Eles conseguem detectar partes do vírus mais rápido e a um custo mais baixo, mas não são tão sensíveis e podem deixar passar infecções por alguns dias após o início dos sintomas.

Em diferentes momentos durante a pandemia, a necessidade de testes em massa sobrecarregou os suprimentos e levou a faltas nos materiais necessários para testes baseados em laboratório. Isso dificultou o controle da propagação do vírus. O foco se voltou para a criação de novos testes que não só forneçam resultados rápidos, mas que também sejam fáceis e baratos de usar por não especialistas fora dos laboratórios.

#Desafios com Métodos de Teste Atuais

Os métodos atuais de testes para COVID-19 têm seus desafios. Os testes RT-qPCR padrão, embora confiáveis, exigem muitos recursos e ambientes especializados. Conforme a pandemia avançava, a necessidade de testes mais rápidos ficou mais clara. Muitos novos tipos de testes foram desenvolvidos, com alguns usando métodos avançados como CRISPR ou outras técnicas de amplificação. Alguns testes envolvem nanotecnologia para detectar o vírus, contando com partículas minúsculas e técnicas moleculares.

No entanto, muitos desses novos métodos ainda dependem de procedimentos e materiais complexos, aumentando os custos e os problemas logísticos. Alguns métodos foram criados para detectar RNA viral sem precisar de enzimas, o que pode reduzir alguns desses problemas. Uma abordagem promissora envolve usar tecnologia de DNA para criar pequenos objetos feitos de DNA, permitindo uma Detecção mais fácil.

#DNA Nanoswitch: Uma Nova Abordagem

O DNA nanoswitch é baseado na ideia de origami de DNA, onde uma longa fita de DNA é dobrada em formas específicas usando fitas mais curtas. Neste caso, uma longa fita de DNA é criada para formar uma estrutura simples que muda de forma quando se liga a uma sequência viral específica. Essa mudança pode ser facilmente vista usando corantes comuns de DNA em um gel, que mostra movimentos diferentes com base em sua forma.

Esse processo não requer ferramentas complexas ou etapas extras e fornece um sinal forte para detecção por causa do comprimento do DNA usado. O nanoswitch já foi testado antes para detectar outros tipos de RNA, proteínas e enzimas.

#Detectando RNA do SARS-CoV-2

O nanoswitch foi projetado para responder a partes específicas do vírus SARS-CoV-2. Os testes confirmaram que o nanoswitch consegue reconhecer esses fragmentos virais. Um desafio importante foi conseguir resultados rápidos, especialmente para baixas concentrações do vírus.

Inicialmente, os testes em temperatura ambiente levaram quase duas horas para mostrar resultados. Ao adicionar magnésio, conhecido por ajudar as fitas de DNA a se unirem, os tempos de teste melhoraram significativamente. Além disso, testar em temperaturas mais altas fez com que os resultados chegassem ainda mais rápido, levando a tempos de detecção de menos de dois minutos.

Normalmente, ao testar vírus, espera-se que a concentração do vírus seja menor que a concentração do nanoswitch. Os testes mostraram que a taxa de reação melhorou com maiores quantidades do nanoswitch. As condições de teste foram otimizadas para permitir resultados mais rápidos, reduzindo o tempo necessário para rodar o gel e visualizar os resultados de quase uma hora para apenas alguns minutos.

#Melhorando a Sensibilidade

Para melhorar a capacidade de detectar o vírus, mais fragmentos do RNA viral foram alvos. Ao direcionar várias regiões, os testes puderam captar mais sinais de menos partículas virais. Essa abordagem permitiu um método de detecção mais sensível, expandindo o número de fragmentos reconhecidos pelo nanoswitch.

O sinal de detecção aumentou à medida que mais regiões-alvo eram incluídas, permitindo resultados gerais melhores. Esse método poderia potencialmente lidar com muitos alvos simultaneamente, o que é essencial dada a longa extensão dos RNAS virais.

Os pesquisadores criaram designs de nanoswitch que podem direcionar diferentes áreas do genoma do vírus. A eficácia desses designs foi testada contra várias sequências alvo, mostrando que o design multiswitch aumentou com sucesso os sinais de detecção.

#Testando RNA Fragmentado

Para testar a nova abordagem de detecção, o RNA do vírus SARS-CoV-2 foi fragmentado em pedaços menores. Diferentes métodos para fragmentar o RNA foram explorados para encontrar o melhor. Uma solução caseira com as condições certas foi encontrada para criar efetivamente pedaços menores de RNA adequados para detecção.

Uma vez estabelecidas as condições ideais, a capacidade de detectar o RNA fragmentado foi avaliada. Os resultados mostraram que o sistema de nanoswitch modificado detectou com sucesso o RNA, confirmando sua flexibilidade e eficácia. Esse método demonstrou que mesmo quando o RNA é quebrado em fragmentos menores, o processo de detecção permanece confiável.

#Abordando Variantes

Ao longo da pandemia, diferentes variantes do vírus surgiram, o que às vezes muda a confiabilidade dos testes. Para garantir que o novo método de detecção funcionasse para essas variantes, testes foram realizados usando RNA de várias cepas, incluindo a cepa original e várias variantes dominantes.

O sistema de nanoswitch foi capaz de detectar todas essas variantes igualmente bem, provando sua robustez contra mudanças na estrutura genética do vírus. Essa é uma vantagem em relação a alguns métodos existentes, que têm dificuldades com certas mutações.

#Usando Amostras Clínicas

A eficácia do nanoswitch de DNA foi testada com amostras clínicas reais. Amostras de pessoas que tinham sido confirmadas como positivas ou negativas para COVID-19 foram usadas para avaliar o desempenho. Os resultados mostraram que a abordagem do nanoswitch poderia identificar alguns casos positivos enquanto identificava corretamente os negativos.

#Conclusão

Em resumo, o DNA nanoswitch oferece uma nova maneira de detectar RNA do SARS-CoV-2 diretamente sem precisar de enzimas, que podem ser caras e complexas. Esse método é sensível o suficiente para identificar rapidamente casos positivos e é flexível o bastante para se adaptar a novas variantes e doenças.

No geral, a abordagem fornece uma opção de teste rápida e econômica que pode ser benéfica para testes frequentes em casa ou para uma vigilância mais ampla da saúde pública. A simplicidade e o baixo custo do sistema de nanoswitch podem ajudar a superar os desafios enfrentados durante a pandemia, demonstrando seu potencial para necessidades diagnósticas futuras.