Técnica experimental promete detectar o coronavírus em 40 minutos

Pesquisadores dos EUA estão desenvolvendo um teste rápido para a covid-19 que pode diagnosticar uma infecção em 40 minutos. A nova tecnologia ainda é experimental e se baseia na revolucionária técnica de edição genética CRISPR.

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Esse sistema funciona como um editor de textos que permite modificar o material genético (DNA) de qualquer ser vivo. A técnica foi criada em 2011 pela norte-americana Jennifer Doudna e a francesa Emmanuelle Charpentier e representou uma revolução sem precedentes na pesquisa básica. Pouco a pouco também abre caminho no tratamento experimental de algumas doenças, incluído o câncer. O que agora demonstra uma equipe da Universidade da Califórnia em San Francisco, usando a ideia original de Doudna, é que esta poderosa ferramenta também pode ser aplicada ao material genético do novo coronavírus, feito de RNA.

“Esta tecnologia é muito interessante porque permitiria desenvolver um teste que qualquer um poderia fazer na sua casa de forma muito rápida”, conta Jennifer Doudna, pesquisadora da Universidade da Califórnia em Berkeley. “Isso poderia revelar uma infecção, especialmente nos casos assintomáticos.”

O RNA é a molécula intermediária que lê as instruções escritas no DNA e as transforma em proteínas, as moléculas executoras das funções vitais. Todos os seres vivos, das bactérias microscópicas às descomunais baleias-azuis, precisam do DNA para viver e se reproduzir.

A estratégia do coronavírus é se infiltrar no meio desse processo e convencer nossas células de que não é um forasteiro. Isso lhe permite usar o maquinário celular para produzir cópias de si mesmo. Nosso genoma está armazenado em uma espiral formada por duas longuíssimas tiras de DNA que se grampeiam uma à outra, como um zíper. O material do coronavírus, por sua vez, é feito de uma só tira de RNA, e esse é o ponto fraco que a equipe norte-americana aproveitou.

O CRISPR se inspira no sistema imunológico de alguns micróbios descobertos pelo espanhol Francis Mojica em 1993, quando estudava seres unicelulares das salinas da Santa Pola (leste do país). Esses organismos guardam em seu genoma de DNA fragmentos do genoma dos vírus com os quais vão se encontrando ao longo de sua vida. Quando o vírus reaparece, a bactéria o identifica e ativa uma proteína conhecida como Cas, que corta o genoma do vírus em dois e o mata.

Temos 50% de possibilidades de conseguir que este exame esteja pronto para uso nesta pandemia

Jennifer Doudna, pesquisadora da Universidade da Califórnia em Berkeley

O que a equipe de San Francisco fez foi criar uma molécula CRISPR que contém três elementos: as sequências genéticas de dois genes do novo coronavírus, que servem de guia; a proteína Cas-12, que serve como tesoura; e um terceiro fragmento de DNA fluorescente, conforme publicaram na Nature Biotechnology.

O exame usa uma amostra tirada do nariz ou boca do paciente. Primeiro são acrescidos produtos químicos para transcrever o RNA em DNA, pois a Cas-12 só sabe cortar DNA. Se houver vírus, a parte que serve de guia se une ao genoma do vírus e ativa a Cas-12, programada para cortar as cadeias de material genético de uma só tira que houver na amostra. Desse modo, também corta a tira fluorescente e a faz brilhar. Por último, é feito um teste de fluxo lateral, um processo simples, muito parecido aos exames de gravidez, e aparece então uma segunda barra preta que indica uma infecção. Todo o processo leva pouco mais de 40 minutos.

Essa tecnologia se baseia no protótipo desenvolvido por Doudna em 2018 e foi patenteado por uma empresa à qual ela está vinculada, a Mammoth Biosciences. Segundo Doudna, a companhia solicitou a aprovação do exame à Agência de Alimentos e Medicamentos (FDA) dos EUA pela via de emergência, no contexto da pandemia da covid-19, mas ainda é preciso concluir o desenvolvimento detalhado para que o exame fique suficientemente simples para ser feito em casa seguindo instruções básicas. “Acredito que temos 50% de chances de conseguir que esse teste esteja pronto para o uso nesta pandemia, se conseguirmos passar todas as etapas regulatórias”, diz Doudna.

A equipe de Feng Zhang, outro pioneiro da técnica CRISPR que trabalha no Instituto Broad do MIT e Harvard e que está imerso em uma longa batalha jurídica contra a Universidade da Califórnia pelas patentes dessa tecnologia, também desenvolveu um teste similar para o novo coronavírus, que nesse caso é capaz de detectar diretamente o RNA do vírus sem necessidade de transcrevê-lo.

"Acredito que estejamos vendo o começo de um segundo conflito por sermos os primeiros a aplicar esta técnica ao diagnóstico da covid-19”, opina Lluis Montoliu, pesquisador do Centro Nacional de Biotecnologia (CNB) da Espanha. “Por um lado, no exame de Doudna a capacidade de detecção do vírus é um décimo da PCR. Isso não dá problemas se a carga viral for média ou alta, mas poderia resultar em falsos negativos se a pessoa estiver muito no princípio da infecção ou saindo dela”, explica. “Por outro lado, esta técnica exige reagentes químicos mais simples que a PCR e não precisa de pessoal especializado para realizá-la, o que é uma vantagem”, detalha.

O passo seguinte nessa corrida era evidente, e o primeiro a dá-lo foi outra equipe dos EUA, dirigido por Lei Qi, da Universidade de Stanford. Sua equipe desenvolveu um CRISPR para detectar RNA do vírus e matá-lo cortando-o pela metade. O genoma do coronavírus é uma tira simples de RNA. Em cada extremo tem moléculas protetoras que o mascaram para não ser detectado e eliminado. A nova ferramenta, batizada com a sigla PACMAN (“profilático antiviral de CRISPR para células humanas”, na sigla em inglês), está voltado para uma região intermediária do genoma, com a qual pode se unir sem problemas e ativar a tesoura, que neste caso é a proteína Cas-13d, capaz de cortar o RNA diretamente. O sistema é capaz de eliminar 80% de sequências genéticas do coronavírus em células humanas do pulmão, segundo um estudo publicado no Biorxiv, ainda sem revisão por outros especialistas. O trabalho acrescenta que seriam necessárias apenas seis variantes do CRISPR para poder eliminar 90% de todos os coronavírus conhecidos. Esta ferramenta “tem o potencial de ser implementada com rapidez para combater variantes pandêmicas de coronavírus”, escrevem os autores do trabalho.

Esse tipo de edição genética seria mais factível que a centrada no DNA, pois não precisa penetrar no núcleo das células e manipular sua sacrossanta sequência, onde qualquer falha ou defeito introduzido pode causar danos ou passar de geração em geração. Mas o RNA é uma molécula essencial para a vida e é possível que este tipo de intervenção corte não só o RNA do vírus, mas também o de seu hospedeiro. A tesoura molecular Cas-13d é nesse sentido mais precisa, pois não corta indiscriminadamente.

Por um lado, no exame de Doudna a capacidade de detecção do vírus é um décimo da PCR. Por outro, esta técnica exige reagentes químicos mais simples que a PCR e não precisa de pessoal especializado para realizá-la, o que é uma vantagem

O biólogo molecular Miguel Ángel Moreno Mateos, pesquisador do Centro Andaluz de Biologia do Desenvolvimento, é um dos maiores especialistas espanhóis nessas tesouras moleculares. Em um trabalho recente, sua equipe explorou a eficácia da Cas-13d em embriões de peixes-zebra e ratos. “O que vimos é que a técnica é limpa, segura e eficiente, pois corta 80% das sequências-alvo e não causa danos; os animais se desenvolvem de forma normal”, observa.

Ainda neste mês, uma equipe de cientistas chineses anunciou a aplicação destas tesouras pela primeira vez em animais adultos. Demonstraram que podem administrar CRISPR a ratos que sofrem morte neuronal e transformar células imunológicas da glia de seus cérebros em novos neurônios, o que aliviou a paralisia e os sintomas similares aos Parkinson, conforme explicam na revista Cell. O trabalho aponta que esta pode ser uma nova via para tratar doenças neurológicas sem tratamento em humanos.

Mas, assim como qualquer outra possível terapia, essas versões do CRISPR confrontam agora o chamado vale da morte: o longo processo de validação pré-clínica em animais e os testes necessários em humanos, no qual mais de 95% de todos os tratamentos experimentais fracassam.

“Este é um sistema promissor, mas ainda é preciso desenvolver uma forma de transmiti-lo de forma segura e eficiente ao interior das células do paciente, por exemplo aos seus pulmões, sem causar danos”, adverte Moreno Mateos, cuja equipe usa esta tecnologia de inabilitar RNAs específicos para estudos básicos sobre a função de certos genes em animais. “Quanto às terapias para a covid-19, as que mais possibilidades apresentam atualmente são as que já estão aprovadas para outros usos. A questão é que provavelmente nenhuma delas seja perfeita, e aí é onde a CRISPR tem muito a dizer por sua capacidade de degradar de forma específica o genoma deste e de outros vírus. Há um campo de pesquisa muito promissor”, ressalta.

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