Novo biossensor detecta câncer de pâncreas com maior precisão

Dispositivo de baixo custo é capaz de identificar o marcador desse tipo de tumor de diagnóstico difícil com alta sensibilidade e seletividade

Elton Alisson  |  Agência FAPESP – Um tipo de tumor raro no Brasil, o câncer de pâncreas é altamente letal. Isso porque o diagnóstico é difícil, os sintomas demoram a aparecer e, quando surgem, indicam que a doença está em estágio avançado e é mais resistente ao tratamento.

A fim de diagnosticar mais precocemente o tumor, têm sido feitos esforços para gerar métodos de triagem a partir de exames de rotina, como de sangue e de urina. Isso poderia aumentar a expectativa de vida de pacientes com predisposição ou com sintomas ainda inexistentes, mas os testes disponíveis ainda são caros e têm precisão limitada.

Um biossensor criado por pesquisadores do Instituto de Física de São Carlos, da Universidade de São Paulo (IFSC-USP), com colegas do Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano), do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), do Hospital de Câncer de Barretos e da Universidade do Minho, de Portugal, pode mudar esse quadro de diagnóstico da doença.

Os cientistas construíram um dispositivo potencialmente de baixo custo, capaz de detectar o biomarcador do câncer de pâncreas com alta sensibilidade e seletividade.

Desenvolvido no âmbito de um projeto apoiado pela FAPESP, o imunossensor foi descrito em um artigo publicado na revista Analyst. O artigo foi destaque de capa da publicação editada pela Royal Society of Chemistry.

“Conseguimos fazer um biossensor de baixo custo que demonstrou ser capaz de detectar o biomarcador do câncer de pâncreas em amostras reais de sangue e de células tumorais em uma faixa de relevância clínica”, disse Osvaldo Novais de Oliveira Junior, professor do IFSC-USP e um dos criadores do dispositivo, à Agência FAPESP.

O dispositivo é formado por duas lâminas em escala nanométrica (da bilionésima parte do metro). Uma das películas é composta por ácido 11-mercaptoundecanoico (11-MUA) e a outra é uma camada ativa de anticorpos capazes de reconhecer o antígeno CA19-9.

Sintetizada por células pancreáticas e do duto biliar, essa proteína é usada como biomarcador de câncer de pâncreas, uma vez que sua concentração é alta em pessoas acometidas pela doença.

A detecção dessa proteína é feita normalmente por meio do teste conhecido por Elisa (sigla em inglês para “ensaio de imunoabsorção enzimática”). Trata-se de exame de sangue baseado na interação específica entre o antígeno e seu anticorpo correspondente. Esse método, contudo, tem custo alto e sensibilidade limitada, o que dificulta seu uso para detectar câncer pancreático nos estágios iniciais.

“O antígeno CA19-9 não é completamente específico para detecção de câncer de pâncreas. Pacientes com pancreatite [inflamação do pâncreas] também podem apresentar alteração na produção dessa proteína”, explicou Oliveira Junior.

A camada ativa de anticorpos capazes de reconhecer o antígeno CA19-9 no imunossensor é sobreposta à lâmina composta por ácido 11-MUA. As duas películas em escala nanométrica repousam sobre trilhas de eletrodos (materiais condutores de eletricidade) de ouro, impressas em uma lâmina de vidro de microscópio.

Ao colocar uma amostra de sangue ou de células tumorais de um paciente sobre o biossensor, ocorre uma interação com a camada ativa de anticorpos com o antígeno CA19-9. A interação entre os anticorpos e os antígenos gera um sinal elétrico. A intensidade do sinal permite saber se há ou não uma quantidade excessiva de CA19-9 no material coletado.

“Produzimos o imunossensor com arquitetura mais simples possível para imobilizar anticorpos da proteína CA19-9. Para conseguir obter alta sensibilidade ao antígeno, a arquitetura de imunossensores que foram desenvolvidos antes era mais complicada, utilizava mais materiais e tinha mais etapas de construção”, disse Oliveira Junior.

Apesar da simplicidade do dispositivo, contudo, o desempenho dele na detecção da proteína CA19-9 foi competitivo com sensores similares e mais sofisticados, incluindo outros desenvolvidos anteriormente pelo próprio grupo de pesquisadores.

O novo imunossensor foi capaz de detectar o antígeno em amostras comerciais, com um limite de detecção de 0,68 unidade por mililitro, além de discriminar amostras de sangue de pacientes do Hospital de Câncer de Barretos com diferentes concentrações de CA19-9.

Em experimentos para avaliar a seletividade da proteína pelo imunossensor, o dispositivo foi capaz de distingui-la de outros possíveis interferentes.

“Esses resultados confirmaram alta seletividade e robustez do imunossensor, o que reduz o risco de diagnósticos falso-positivos, e comprovaram a alta sensibilidade do dispositivo somente quando há a interação entre o anticorpo e o antígeno”, disse Oliveira Junior.

Barreiras para uso

Na avaliação dos pesquisadores, os resultados dos experimentos com o imunossensor confirmam que a tecnologia está madura para introduzi-la na prática clínica. Há, porém, desafios importantes para serem enfrentados para que esse tipo de dispositivo possa ser amplamente utilizado.

O primeiro deles está associado à produção em grande quantidade desses dispositivos, com resultados idênticos. O segundo desafio está relacionado à análise de dados gerados pelos testes para estabelecer padrões de detecção.

Segundo Oliveira Junior, essas análises poderão ser feitas por meio de técnicas de computação, que permitem visualizar os dados em gráficos, e de seleção de atributos, que possibilitam escolher parte de um sinal gerado pelos testes para fazer distinções de padrões. “Esse trabalho exigirá pesquisas com a participação de cientistas da computação”, disse.

O artigo A simple architecture with self-assembled monolayers to build immunosensors for detecting the pancreatic cancer biomarker CA19-9 (doi: 10.1039/c8an00430g), de Andrey Coatrini Soares, Juliana Coatrini Soares, Flavio Makoto Shimizu, Valquiria da Cruz Rodrigues, Iram Taj Awan, Matias Eliseo Melendez, Maria Helena Oliveira Piazzetta, Angelo Luiz Gobbi, Rui Manuel Reis, José Humberto T. G. Fregnani, André Lopes Carvalho e Osvaldo N. Oliveira Junior, pode ser lido por assinantes da revista Analyst em pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/an/c8an00430g#!divAbstract.