Iluminação do ADN: um método de deteção rápido, ultrassensível e sem PCR
Nova deteção de ADN alimentada por luz permite uma análise genética mais acessível e económica
Os cientistas da Universidade Metropolitana de Osaka desenvolveram uma técnica de deteção de ADN induzida pela luz, utilizando partículas de sonda heterogéneas, que permite uma análise genética ultrassensível e ultra-rápida sem necessidade de amplificação por PCR. Este avanço está a abrir caminho para uma análise genética mais rápida, económica e precisa em medicina, ciências ambientais e diagnósticos portáteis.
A luz acelera a hibridação do ADN utilizando nanopartículas de ouro e micropartículas de poliestireno como sondas para a deteção de ADN sem PCR.
Osaka Metropolitan University
Como meio de analisar as alterações no ADN, os testes genéticos - que são essenciais para diagnosticar doenças infecciosas, detetar cancro em fase inicial, verificar a segurança alimentar e analisar o ADN ambiental - há muito que se baseiam na PCR (reação em cadeia da polimerase) como padrão de ouro. Desde a pandemia da COVID-19, o termo "PCR" passou a fazer parte do nosso vocabulário comum. Mas, como sabemos, os testes PCR não são baratos nem rápidos; normalmente requerem laboratórios centralizados, equipamento volumoso e pessoal especialmente treinado.
"O nosso método induzido por luz detecta o ADN sem necessidade de PCR", escrevem Shuichi Toyouchi, um Professor do Projeto, o Prof. Shiho Tokonami, o Diretor Adjunto, e Takuya Iida, o Diretor do Instituto de Investigação para o Sistema de Aceleração Induzida por Luz (RILACS) da Universidade Metropolitana de Osaka, como autores principais deste estudo.
Ao contrário da PCR, que amplifica sequências de ADN fazendo milhões de cópias do ADN alvo para deteção, este método detecta diretamente o ADN, concentrando-o e aumentando a especificidade através de fortes forças ópticas e do efeito fototérmico.
A equipa desenvolveu um sistema que utiliza partículas de sonda heterogéneas, incluindo nanopartículas de ouro e micropartículas de poliestireno. Estas sondas são sequências de ADN curtas e conhecidas, concebidas para hibridizar, ou ligar-se, a sequências complementares no ADN alvo. Este processo, conhecido como hibridação do ADN, permite que as cadeias correspondentes se liguem entre si, tornando o emparelhamento detetável através de fluorescência.
Os investigadores irradiaram então, com luz laser, a solução que continha o ADN alvo e as partículas de sonda. Quando o tamanho das partículas coincide com o comprimento de onda do laser, ocorre um fenómeno designado por dispersão de Mie, gerando forças ópticas que movem as partículas e aceleram a hibridação do ADN. As nanopartículas de ouro absorvem a luz laser, criando calor localizado, ou efeito fototérmico, para aumentar ainda mais a especificidade da hibridação.
"Utilizando apenas cerca de cinco minutos de irradiação de luz laser, o nosso método demonstrou um grande potencial para a deteção precisa de mutações com uma sensibilidade uma ordem de grandeza superior à da PCR digital", escrevem Toyouchi, Tokonami e Iida.
Ao eliminar a necessidade de amplificação por PCR, este método reduz os custos, simplifica os testes e acelera os resultados, tornando a análise genética mais acessível nas aplicações da vida quotidiana - desde os cuidados de saúde e a segurança alimentar até à conservação do ambiente e ao acompanhamento da saúde pessoal.
"O nosso objetivo é aplicar esta tecnologia sem PCR a diagnósticos de cancro de alta sensibilidade, à investigação quântica das ciências da vida e até a testes de ADN em casa ou no ambiente", afirmou Iida.
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