Microlaboratório aumenta volume dos sinais produzidos por nossos corpos

Amplificador para sinais biológicos

Um instrumento elétrico até funciona quando está desplugado, mas ele soa muito melhor quando está conectado a um amplificador. Do mesmo modo, toxinas e outras pequenas moléculas em baixas concentrações no ambiente ou no corpo humano podem emitir sinais tão fracos que é muito difícil detectá-los sem tecnologias especializadas de laboratório.

Agora, um “truque bioquímico” está tornando possível detectar e até mesmo medir compostos químicos em concentrações muito baixas e fora do laboratório. Ao anexar circuitos semelhantes a um botão de volume para “aumentar” sinais fracos, o sistema consegue detectar e monitorar doenças no corpo humano, incluindo a medição de ácidos nucleicos, como DNA e RNA, ou bactérias, como E. coli.

O resultado é um sistema portátil que é 10 vezes mais sensível e mais preciso do que qualquer coisa similar feita antes.

“Biossensores reaproveitados da natureza podem, em princípio, detectar todo um espectro de contaminantes e marcadores de  saúde humana, embora muitas vezes não sejam sensíveis o suficiente ao natural,” disse o professor Julius Lucks, da Universidade Northwestern (EUA). “Ao adicionar circuitos genéticos que agem como um amplificador, podemos fazer com que esta plataforma de biossensores atenda aos níveis de sensibilidade necessários para aplicação em monitoramento ambiental e de saúde humana.”

Biologia sintética

A plataforma de análise, batizada de Rosalind, foi desenvolvida usando uma abordagem chamada biologia sintética acelular, ou livre de células, na qual a maquinaria molecular – como DNA, RNA e proteínas – é removida das células e então reprogramada para executar novas tarefas.

O modelo original conseguia detectar 17 contaminantes diferentes em uma única gota de água, brilhando em verde quando um contaminante excedia os padrões da Agência de Proteção Ambiental dos EUA. Um segundo modelo permitiu que a plataforma computasse diferentes concentrações de contaminantes, criando algo mais sofisticado do que um “teste de gravidez para a água”.

Agora, com um truque de amplificação de sinal da nanotecnologia de DNA, que permite que um circuito recicle e reproduza sua entrada, os pesquisadores encontraram um método para aumentar o sinal de uma molécula de entrada, permitindo detectar moléculas – como antibióticos e metais pesados – em uma fração da concentração das versões anteriores.

“Também estamos desenvolvendo o Rosalind para detectar marcadores de saúde humana, marcadores de qualidade de alimentos e compostos agrícolas, ampliando o que essa plataforma tecnológica pode fazer,” disse Lucks. “Essa nova abordagem de sensibilização é geral, o que significa que seremos capazes de desenvolver mais rapidamente sensores que possam detectar compostos em níveis acionáveis no futuro.”