Com essas nanopartículas, um simples teste de urina pode diagnosticar pneumonia bacteriana: Os resultados também podem indicar se os antibióticos têm tratado com sucesso a infecção

Pneumonia, uma doença respiratória que mata cerca de 50,000 pessoas nos Estados Unidos todos os anos, pode ser causada por muitos micróbios diferentes, incluindo bactérias e vírus. A detecção rápida de pneumonia é fundamental para um tratamento eficaz, especialmente em casos adquiridos em hospital, que muitas vezes são mais graves. Contudo, as abordagens diagnósticas atuais geralmente levam vários dias para retornar resultados definitivos, tornando mais difícil para os médicos prescreverem o tratamento correto.

Uma forte resposta imunológica pode ser vista nesta imagem de imunofluorescência do tecido pulmonar infectado com pneumonia, onde as células imunológicas estão coradas em verde e vermelho. Imagem: Colin Buss

Pesquisadores do MIT desenvolveram agora uma tecnologia baseada em nanopartículas que pode ser usada para melhorar a velocidade do diagnóstico. Este tipo de sensor também pode ser usado para monitorar se a terapia antibiótica tratou a infecção com sucesso., diz Sangeeta Bhatia, o Professor John e Dorothy Wilson de Ciências da Saúde e Tecnologia e Engenharia Elétrica e Ciência da Computação e autor sênior do estudo.

“Se os sintomas do paciente ir embora, em seguida, você assume o medicamento está funcionando. Mas se os sintomas do paciente não vá embora, então você gostaria de ver se a bactéria ainda está crescendo. Nós estávamos tentando abordar essa questão,”, Diz Bhatia, que também é membro do Instituto Koch do MIT para Integrative Cancer Research e do Instituto de Engenharia Médica e Ciência.

O estudante de pós-graduação Colin Buss e o recente PhD Jaideep Dudani são os principais autores do artigo, que aparece on-line em novembro. 29 na revista EBioMedicina. Reid Akana, para o sênior do MIT, e Heather Fleming, diretor de pesquisa do laboratório de Bhatia, também são autores do artigo.

Sensores no corpo

Vários anos atrás, Bhatia e seus colegas desenvolveram um abordagem diagnóstica que amplifica um sinal de biomarcadores já presentes no corpo – especificamente, enzimas chamadas proteases, que cortam outras proteínas. O genoma humano codifica mais de 500 diferentes proteases, cada um dos quais tem como alvo proteínas diferentes.

A equipe desenvolveu nanopartículas revestidas com peptídeos (proteínas curtas) que pode ser cortado por certas proteases, como aqueles expressos por células cancerígenas. Quando essas partículas são injetadas no corpo, eles se acumulam em tumores, se algum estiver presente, e proteases cortam os peptídeos das nanopartículas. Esses peptídeos são eliminados como resíduos e podem ser detectados por um simples teste de urina.

“Estamos trabalhando na ideia de que medir a atividade enzimática pode ser uma nova maneira de observar o interior do corpo,”Bhatia diz.

Em estudos recentes, ela mostrou que esta abordagem pode ser usada para detectar diferentes tipos de câncer, incluindo muito pequeno tumores ovarianos, o que poderia permitir o diagnóstico precoce do câncer de ovário.

Para seu novo estudo, os pesquisadores queriam explorar a possibilidade de diagnosticar infecções detectando proteases produzidas por micróbios. Eles começaram com uma espécie de bactéria chamada Pseudomonas aeruginosa, que pode causar pneumonia e é uma causa particularmente comum de casos adquiridos em hospitais. Pseudomonas expressa uma protease chamada LasA, então os pesquisadores projetaram nanopartículas com peptídeos que podem ser clivados pelo LasA.

Os pesquisadores também desenvolveram um segundo sensor baseado em nanopartículas que pode monitorar a resposta imunológica do hospedeiro à infecção.. Essas nanopartículas são cobertas por peptídeos que são clivados por um tipo de protease chamada elastase., que é produzido por células do sistema imunológico chamadas neutrófilos.

Em alguns pacientes com pneumonia, mesmo que um antibiótico elimine as bactérias que causam a infecção, uma radiografia de tórax ainda pode mostrar inflamação porque os neutrófilos ainda estão ativos. Usar esses dois sensores juntos pode revelar se um antibiótico eliminou a infecção, nos casos em que uma radiografia de tórax ainda mostra inflamação após o tratamento.

“Os sensores podem ajudá-lo a distinguir se há uma infecção e uma inflamação, versus inflamação e sem infecção,”Bhatia diz. “O que mostramos no artigo é que quando você trata com o antibiótico certo, a infecção diminui, mas a inflamação persiste.”

Os pesquisadores também mostraram que se tratassem ratos com um antibiótico ineficaz, tanto os níveis de bactérias quanto os níveis de inflamação permaneceram altos. Este tipo de teste pode ajudar a revelar se um antibiótico está funcionando, nos casos em que os sintomas de um paciente não melhoraram dentro de alguns dias.

Diagnosticando muitas infecções

Para este estudo, os pesquisadores entregaram as nanopartículas por via intravenosa, mas agora eles estão trabalhando em uma versão em pó que pode ser inalada.

Bhatia prevê que esta abordagem pode ser utilizada para determinar se um paciente tem a pneumonia bacteriana ou viral, o que ajudaria os médicos a decidir se o paciente deve ser dado antibióticos ou não. O teste definitivo, crescimento de uma cultura bacteriana de cuspiu muco, leva vários dias, por isso os médicos baseiam suas decisões sobre os sintomas dos pacientes e de imagem de raios-X - um processo que pode não ser sempre precisas.

Para criar uma forma mais abrangente de diagnóstico, O laboratório de Bhatia está agora trabalhando na adição de peptídeos que possam interagir com proteases de outros tipos de bactérias que causam pneumonia, bem como proteases que o sistema imunológico do hospedeiro produz em resposta a infecções virais ou bacterianas. Os pesquisadores também estão trabalhando em sensores que possam distinguir facilmente entre formas ativas e latentes de tuberculose..

Bhatia e outros começaram uma empresa chamada Glympse Bio que licenciou a tecnologia de detecção de protease e agora está trabalhando no desenvolvimento de sensores de protease para possível uso em seres humanos. Próximo ano, eles pretendem começar uma fase I de ensaios clínicos de um sensor que pode detectar a fibrose hepática, um acúmulo de tecido cicatricial que pode levar à cirrose.

Fonte: http://news.mit.edu, por Anne Trafton