Os tentáculos da Medusa inspiraram uma maneira de detectar cancro, micróbios e vírus, dizem os pesquisadores. Dispositivos resultantes desta pesquisa poderiam ajudar de forma rápida e com sensibilidade a detectar doenças potencialmente fatais e capturar células perigosas para análise, de forma a que os médicos pudessem conceber as melhores terapias para combatê-los.
A medusa e seus parentes, como anémonas do mar, capturam presas que fluem por eles com longos tentáculos revestidos com múltiplas manchas pegajosas. Estes animais marinhos guiaram os cientistas a desenvolver um microchip coberto com uma rede de filamentos de ADN de comprimento que poderia agarrar proteínas à medida que flutua.
"A natureza tem superado as barreiras mais difíceis ... a evolução realmente é o melhor solucionador de problemas", disse o bioengenheiro Jeffrey Karp, do Hospital Brigham and Women, em Boston. O ADN é a molécula que mantém os planos de vida. Sequências de ADN conhecidas como aptâmeros também mostram uma notável capacidade de se ligar a alvos muito específicos.
Para testar o seu dispositivo, Karp e seus colegas geraram longas cadeias de ADN com aptâmeros que se ligam a uma proteína encontrada em abundância na superfície de células cancerosas humanas. Os fios são de até centenas de micrômetros de comprimento - em comparação, o cabelo humano médio é de cerca de 100 mícrons de largura. O comprimento destas cadeias dá-lhes mais área para prender-se a proteínas-alvo e as suas células associadas a outros métodos que utilizam anticorpos ou filamentos curtos de ADN.
"O chip que desenvolvemos é muito sensível", disse o pesquisador Weian Zhao, anteriormente no laboratório Karp, agora na Universidade da Califórnia, em Irvine. "A partir de apenas uma pequena quantidade de sangue, o chip pode detectar e capturar a pequena população de células cancerígenas responsáveis pela reincidência do cancro".
O dispositivo pode também encontrar as células cancerosas que partem do tumor e viajam através da corrente sanguínea. As metástases são a principal causa de mortes por cancro, mas essas células errantes são muito raras na corrente sanguínea, com apenas alguns vários milhares por mililitro de sangue de um paciente. "O nosso dispositivo tem o potencial de capturar essas células no ato com os seus 'tentáculos' antes que eles possam semear um novo tumor num órgão distante", disse Karp.
Além disso, o dispositivo pode lidar com taxas de fluxo de 10 vezes mais rápido do que métodos comparáveis. Os pesquisadores dizem que podem aumentar essa velocidade até 100 vezes, o que sugere que o sistema pode ser rápido o suficiente para uso prático na clínica. "Se você tivesse um teste rápido que pode dizer se há mais ou menos destas células ao longo do tempo, especialmente aquelas células que podem especificamente semente uma metástase, que ajudam a monitorar a progressão da terapia e progressão da doença", Karp disse.
Além disso, o dispositivo foi capaz de liberar mais tarde as células aprisionadas de modo a que os investigadores as pudessem fazer crescer no laboratório. Isso pode ajudar a viabilizar terapias personalizadas - uma vez que as células são isoladas de um paciente e os médicos poderiam testar uma variedade de drogas com eles para ver o que podia ser mais eficaz.
"Um dos maiores desafios no tratamento de pacientes com cancro é o de saber qual medicamento prescrever", disse Karp. "Ao isolar células tumorais circulantes antes e após a primeira rodada de quimioterapia ser dada, podemos determinar a biologia por trás da resistência de certas células à quimioterapia. Podemos também usar as células isoladas em fármacos para tratamentos personalizados que poderão aumentar a eficácia e prevenir a reincidência do cancro".
Os investigadores podem facilmente adaptar os tentáculos ADN para ligar-se a outros alvos, tais como micróbios e vírus. Por exemplo, visando as células fetais, que são muito raras na corrente sanguínea de uma mulher grávida, o dispositivo poderia ajudar os médicos a realizar testes pré-natal e de diagnóstico para uma variedade de doenças, uma abordagem menos invasiva do que a amniocentese, que envolve enfiar uma agulha no tecido circundante ao feto.
"Estamos agora a preparar-nos para testar a nossa abordagem em amostras de pacientes", disse Karp. "O maior obstáculo à nossa frente são os recursos. Quanto mais se tem, mais agressivamente podemos prosseguir esta abordagem e avançá-lo para a clínica." Zhao, Karp e sua colega Rohit Karnik detalharam as suas descobertas online a 12 de novembro na revista Proceedings.
