Com base em décadas de trabalho para descobrir os mecanismos subjacentes da asma e outras condições respiratórias, os pesquisadores da McMaster University e do St. Joseph's Healthcare Hamilton produziram um Teste simples e rápido que pode identificar a presença de um fator-chave da asma grave.

John Brennan, diretor do McMaster's Biointerfaces Institute, e Parameswaran Nair, um respirologista do Firestone Institute for Respiratory Health baseado em St. suas assinaturas de proteínas.

Ter acesso a informações rápidas e confiáveis ​​sobre a presença de eosinófilos pode orientar os médicos na tomada de decisões importantes sobre o atendimento ao paciente.

O teste se parece com o familiar teste caseiro de COVID-19, tornando-o prontamente adaptável à fabricação em massa, uma vez aprovado para uso clínico.

Para criar o novo teste, os pesquisadores desenvolveram e implantaram um elemento de direcionamento de proteínas conhecido como DNAzyme e o modificaram para uso no teste rápido.

Isoladas pela primeira vez em 1994, as DNAzimas foram geradas principalmente para a detecção de metais ou alvos bacterianos. Até agora, ninguém havia conseguido usar DNAzymes para atingir marcadores de proteínas específicas em qualquer contexto.

Agora que a equipe superou esse obstáculo, Brennan acredita que a nova plataforma de teste pode ser adaptada para identificar qualquer material biológico detectando sua assinatura de proteína.

O teste rápido é o resultado de mais de uma década de colaboração entre Brennan e Nair, que por sua vez foi construída em trabalhos anteriores nas instituições que datam de décadas.

“É isso que nossa colaboração pretende alcançar”, diz Brennan, um dos dois autores correspondentes em um novo artigo na revista química alemã Angewandte Chemie. “Este teste e outros semelhantes podem ter o tipo de impacto duradouro e significativo que irá melhorar ou até mesmo salvar muitas vidas.”

“Pesquisas anteriores no Firestone Institute, lideradas pelo falecido professor Freddy Hargreave, foram pioneiras em outra técnica para enumerar eosinófilos no escarro para orientar o tratamento da asma”, diz o professor Nair, que é respirologista no St. Joe's e professor de medicina na McMaster University. “No entanto, este método é pesado e demorado e, portanto, não está amplamente disponível para os pacientes. Esta nova abordagem é um grande avanço para tornar a técnica mais aplicável.”

Os coautores de Brennan e Nair são Monsur Ali, Manali Mukherjee, Katherine Radford, Zil Patel e Fred Capretta. Os pesquisadores estão planejando um ensaio clínico completo do novo teste, que é o próximo passo crítico para trazê-lo ao mercado.

Um teste rápido para detectar a eosinofilia ajudaria os médicos a tomar decisões sobre o uso de medicamentos como esteróides ou novos produtos biológicos para pacientes com asma grave e outras doenças pulmonares associadas a eosinófilos, como tosse intratável e DPOC, diz Nair. Também ajudaria a limitar o uso desnecessário de antibióticos.

Os eosinófilos são um tipo de glóbulo branco que combate doenças e também desempenham um papel importante na asma e nas condições respiratórias relacionadas. Quando presentes em quantidades anormalmente altas, eles induzem inflamação, hiperresponsividade das vias aéreas e remodelação das vias aéreas – todas características características da asma. Os eosinófilos também estão implicados em vários outros distúrbios respiratórios.

A asma é uma das doenças crônicas mais comuns em todo o mundo, afetando cerca de 300 milhões de indivíduos em todo o mundo. Cerca de 10 por cento desses pacientes têm asma grave mal controlada por terapias convencionais como corticosteróides. Pessoas com asma grave também enfrentam um risco maior de exacerbações e morte.

Conhecer a contagem de eosinófilos de um paciente – a concentração de eosinófilos em suas vias aéreas – pode ajudar os médicos a determinar se eles provavelmente responderão a esteróides ou a novos tratamentos biológicos. No entanto, os métodos atualmente disponíveis para detecção de eosinófilos requerem processamento de amostras em laboratório, o que atrasa os resultados por horas ou dias.

O novo teste rápido de eosinófilos desenvolvido por Brennan, Nair e sua equipe pode produzir resultados em menos de 20 minutos usando amostras de pacientes minimamente processadas, como saliva ou escarro. Ele usa um sensor DNAzyme revestido em uma tira de papel para detectar a proteína catiônica eosinófila (ECP), uma proteína secretada pelos eosinófilos.

Quando uma amostra de fluido corporal contendo ECP é aplicada à tira de teste de papel, as DNAzimas ligam-se às proteínas ECP. Isso ativa as DNAzimas, fazendo com que cortem um substrato separado e produzam um sinal fluorescente. A intensidade desse sinal fluorescente indica o nível de ECP presente, permitindo a quantificação dos níveis de eosinófilos.

“Esta reunião de necessidade clínica e capacidade de traduzir uma tecnologia é realmente empolgante”, diz Brennan, que também é presidente de pesquisa do Canadá em química bioanalítica e biointerfaces. “Isso reflete os pontos fortes dos pesquisadores e médicos envolvidos, bem como o poder da colaboração interdisciplinar aqui.”

A especialidade de Brennan é desenvolver sensores para identificar biomarcadores de doenças, enquanto Nair passou décadas pesquisando asma grave e formas de otimizar a terapia para esses pacientes.

Com base em décadas de pesquisa sobre asma na Firestone desde a década de 1970, Nair publicou estudos pioneiros na década de 1990 mostrando que os tratamentos anti-inflamatórios podem reduzir as exacerbações em pacientes com asma grave com alta contagem de eosinófilos. Isso lançou as bases para os atuais medicamentos biológicos usados ​​no tratamento da asma eosinofílica grave.

“Dra. A pesquisa de Nair teve um impacto duradouro em todo o mundo sobre como lidamos com pacientes com asma”, diz Brennan. “Estou emocionado por termos conseguido trabalhar juntos para traduzir suas percepções clínicas em um teste rápido que, acredito, pode ter uma influência igualmente significativa no atendimento ao paciente.”

Nair enfatiza que esse avanço reflete a força do programa de pesquisa da Firestone, o apoio dos doadores da St. Joseph's Hospital Foundation, as contribuições da bioestatística Lehana Thabane e a colaboração com parceiros da indústria que desenvolveram medicamentos biológicos como o omalizumab.

“Estou muito satisfeito por nossa colaboração ter levado a este teste simples de ponto de atendimento para personalizar o tratamento da asma”, diz Nair. “Este é um excelente exemplo de como a pesquisa melhora o atendimento ao paciente quando traduzida da bancada para a beira do leito.”

Tanto Brennan quanto Nair expressam a esperança de que o teste rápido de eosinófilos seja lançado no mercado rapidamente. As discussões estão em andamento com potenciais parceiros da indústria e investidores para atingir esse objetivo.

“Depois de ver o profundo impacto que os testes de COVID tiveram, ficou claro que os testes biológicos rápidos no local de atendimento podem transformar a medicina”, diz Brennan. “Este novo teste de eosinófilos pode capacitar médicos e pacientes com informações em tempo real para personalizar o atendimento”.

Em particular, Brennan e Nair acreditam que o teste pode tornar a medicina de precisão mais equitativa, tornando as informações acionáveis ​​de biomarcadores acessíveis em clínicas comunitárias e ambientes com poucos recursos.

Olhando para o futuro, Brennan vê potencial para a nova plataforma de sensor DNAzyme que sua equipe desenvolveu para ser expandida para identificar outros biomarcadores de doenças, visando suas assinaturas de proteínas.

“O sonho é que um dia essa mesma plataforma possa produzir um conjunto de testes para toda uma gama de biomarcadores de proteínas”, diz ele. “Permitindo um diagnóstico rápido para muitas condições sem a necessidade de um laboratório centralizado.”

Nair também vê promessa na aplicação do teste rápido de eosinófilos de forma mais ampla, incluindo a avaliação de quais pacientes com doença pulmonar obstrutiva crônica (DPOC) podem se beneficiar de novos medicamentos biológicos.

“A inflamação eosinofílica é observada tanto na DPOC quanto na asma”, explica Nair. “Este teste também pode abrir portas para fornecer terapia mais personalizada para milhões de pessoas com DPOC.”

No curto prazo, Brennan e Nair estão focados em concluir estudos clínicos para validar a precisão e a utilidade do teste de eosinófilos.

Mas os pesquisadores já estão entusiasmados com esta demonstração de como as colaborações entre disciplinas na McMaster e com parceiros hospitalares como o St. Joseph's podem alcançar um impacto direto da bancada.

“Isso mostra o valor de reunir pesquisadores em química, engenharia, medicina e comercialização para resolver os desafios de saúde do mundo real”, diz Brennan. “Esperamos que esta abordagem interdisciplinar possa servir de modelo para muitos outros avanços que virão.”