Pesquisadores do CDTec/UFPel desenvolvem dispositivo portátil para diagnóstico da COVID-19

Devido a situação imposta pela pandemia do novo coronavírus, vários pesquisadores da Universidade Federal de Pelotas (UFPel) voltaram seus esforços para tentar contribuir com ações que minimizem a gravidade da doença. Neste contexto, pesquisadores do Centro de Desenvolvimento Tecnológico (CDTec) uniram conhecimentos para o desenvolvimento de um dispositivo biossensor portátil para diagnóstico em tempo real (Point of Care) da COVID-19.

O grupo de pesquisa Novonano, liderado pelo professor Neftalí Lenin Villareal Carreño, do Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais (PPGCEM), usando sua expertise para o desenvolvimento de sensores e biossensores baseados em nanotecnologia criou o sensor. Ele é funcionalizado com antígenos desenvolvidos pelo grupo de pesquisa do Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia, responsável pelo projeto de desenvolvimento de testes diagnósticos para a Covid-19, financiado pela FAPERGS.

Diante da necessidade de se identificar rapidamente cidadãos infectados e do acompanhamento do perfil imune da população brasileira, o grupo de pesquisa se dedicou a desenvolver testes do tipo Point of Care. O dispositivo biossensor portátil capaz de detectar o SARS-CoV-2 está sendo desenvolvido para análises em tempo real, com rapidez, precisão e portabilidade, o qual pode contribuir de modo significativo na batalha contra o vírus. De acordo com os pesquisadores, este protótipo poderá no futuro servir para o diagnóstico de outros tipos de patologias, gerenciando doenças e antecipando condutas terapêuticas.

A plataforma desenvolvida é do tipo Diagnostic On a Chip (DoC) baseada na tecnologia inovadora de biossensor eletroquímico descartável, contendo nanocompósitos à base de grafeno, funcionalizados com os antígenos desenvolvidos pelo grupo de pesquisa do Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia (PPGB) e que são capazes de detectar anticorpos específicos da SARS-CoV-2 (veja na imagem ao lado). Neste imunossensor, o antígeno específico é imobilizado nas nanoestruturas dos compósitos de grafeno e, quando em contato com a amostra de sangue humano, o antígeno se liga com os anticorpos (IgG, IgA e IgM) fornecendo um sinal elétrico característico e dependente da concentração.

Próximos passos
A equipe continua se dedicando ao desenvolvimento do dispositivo e na otimização de plataforma que possibilite a detecção direta do vírus de forma menos invasiva. No momento, os responsáveis estão trabalhando na validação de diagnóstico do SARS-CoV-2 diretamente das amostras biológicas, o que vai facilitar em muito a tomada de decisão para o tratamento precoce. Os pesquisadores esperam possuir resultados mais robustos no primeiro trimestre de 2021. “Naturalmente, o sistema de saúde será o principal foco de atuação desta tecnologia, que será beneficiada por intermédio de uma futura parceria com o setor produtivo do país”, afirma o professor Carreño.

Sinergia
O dispositivo é desenvolvido por uma dedicada equipe multidisciplinar com excelência em diferentes áreas que compõe o grupo de pesquisa Novonano e parceiros colaboradores, como o Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia (PPGB) do CDTec da UFPel, assim como de outras instituições nacionais e internacionais. Também é fruto de larga discussão científica no âmbito do projeto PRINT/CAPES-UFPel, Nanomed.

O grupo do PPG em Biotecnologia é liderado pelos pesquisadores Fabrício Rochedo Conceição, Luciano da Silva Pinto, Alan J. A. MacBrid e Ângela Nunes Moreira.

O trabalho é desenvolvido também em parceria com o Grupo de Pesquisa liderado pela professora Marcia Tsuyama Escote, da Universidade Federal do ABC (UFABC) e conta com o apoio do professor Fábio Pereira Leivas Leite (CDTec/PPGB) para o fornecimento dos anticorpos obtidos a partir de soro hiperimune produzido através da imunização de cavalos. Os anticorpos estão sendo usados para o desenvolvimento de outro sensor que fará o reconhecimento do vírus em fase inicial da doença.

Equipe Desenvolvedora:
Prof. Andrei Borges La Rosa (CDTec/UFPel)
Prof. Claudio Martin Pereira de Pereira (CCQFA/UFPel)
Marcely Echeverria (Mestranda PPGCEM/UFPel)
Bruno Vaconcellos Lopes (Doutorando PPGCEM/UFPel)
Betty Braga Gallo (Doutoranda PPGCEM/UFPel)
Guilherme Kurtz Maron (Doutorando PPGCEM/UFPel)
Lucas da Silva Rodrigues (Discente de Iniciação Científica do grupo Novonano do curso de Engenharia de Materiais da UFPel)

Fonte: Texto extraído de https://ccs2.ufpel.edu.br/wp/2020/12/15/pesquisadores-da-ufpel-desenvolvem-dispositivo-biossensor-portatil-para-combate-a-covid-19/

Grupo de pesquisa do laboratório de Microbiologia do PPGBiotec, desenvolve uma terapia contra COVID-19 utilizando soro hiperimune equino

Em abril, quando nos deparamos com a realidade transformada pela Covid-19, nós pesquisadores, sentimo-nos desafiados a buscar, dentro de nossas linhas de expertise, uma alternativa para colaborar no enfrentamento a pandemia. Neste sentido, a equipe do Laboratório de Microbiologia do Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia, coordenada pelo professor Fábio Pereira Leivas Leite, formada por biólogos, biotecnologistas e veterinários, com experiência nas áreas de microbiologia, vacinologia e imunologia, reuniu esforços para trabalhar no desenvolvimento de uma terapia contra Covid-19 utilizando soro hiperimune equino.

A ideia baseia-se no fato de que a imunização passiva com plasma convalescente ou soro hiperimune produz efeito profilático e clínico sobre a infecção, especialmente se o tratamento for iniciado precocemente. O uso de anticorpos, obtidos a partir de soro hiperimune produzido através da imunização de animais, supera limitações do uso de soro convalescente, visto que os anticorpos gerados contra alvos específicos, podem ser caracterizados e produzidos em larga escala. Devido à facilidade de gerenciamento e alto rendimento de anticorpos, o modelo equino é o mais usado na produção de soros, sendo que anticorpos produzidos em equinos já são usados na terapia de infecções víricas como: Ebola, Raiva, Hepatite B, HIV e SARS-Cov-1.

Neste contexto, nosso estudo propôs estabelecer uma terapia baseada na administração de anticorpos, porção (F(ab’)₂), anti-SARS-CoV-2 produzidos a partir da imunização de equinos, visando disponibilizar uma terapia capaz de atuar na profilaxia da doença, bem como no tratamento de indivíduos acometidos pelo SARS-CoV-2.

A produção de anticorpos foi realizada através da vacinação de cavalos, com diferentes antígenos derivados do vírus SARS-CoV-2. Em resposta à vacinação ocorre a produção de anticorpos específicos ao vírus. Após atingir altos níveis de anticorpos, foi realizada a coleta de sangue dos animais vacinados, a partir do qual foram obtidos os anticorpos (o processo de produção dos anticorpos pode ser visualizado no esquema). Os cavalos foram mantidos no Hospital de Clínicas e Veterinárias (HCV). Todos os protocolos foram revisados e aprovados pela Comissão de Ética em Pesquisa e Experimentação Animal – UFPel (CEEA: 0522-2020).

A primeira etapa do projeto, relacionada a obtenção dos anticorpos equinos anti-SARS-CoV-2 e sua caracterização, já foram concretizadas satisfatoriamente, visto que os anticorpos apresentaram a capacidade de neutralizar o vírus em ensaios de soroneutralização, in vitro. Os estudos de soroneutralização foram realizados em parceria com a Universidade Feevale. Os resultados obtidos até o momento sugerem que os anticorpos tem potencial para uso no tratamento de pacientes com Covid-19.

 O uso dos anticorpos no tratamento de pacientes infectados com o vírus SARS-CoV-2 neutralizará a partícula viral, impedindo ou reduzindo a sua replicação e com isso impedirá a evolução dos sintomas, promovendo a remissão da doença e o restabelecimento da saúde do paciente em um menor período.

Próximas etapas

Estudos de inocuidade, visando avaliar a segurança da administração dos anticorpos, bem como análises de farmacodinâmica para verificar como serão processados pelo organismo, estão sendo realizados em três modelos animais.  A avaliação em distintos modelos animais permitirá caracterizar as diferenças no processo de metabolização dos anticorpos e assim sugerir a dosagem ideal para avaliação clínica em humanos, bem como verificar algum efeito adverso.  

Serão realizados ensaios de inocuidade e farmacodinâmica dos anticorpos em um grupo de voluntários saudáveis.

Potencial uso dos anticorpos / Resultados e impactos esperados

A estratégia de tratamento com imunização passiva (anticorpos) permitirá uma resposta rápida, essencial em casos graves.

O estabelecimento de um protocolo eficaz para o tratamento de Covid-19, baseado em anticorpos anti-SARS-CoV-2, diminuirá o período de interação do paciente, reduzindo os custos e a demanda por atendimento hospitalar.

Os anticorpos também poderão ser utilizados na profilaxia de Covid-19, especialmente para profissionais da saúde que estão propensos ao contato com o vírus.  Além disso, anticorpos anti-SARS-CoV-2 poderão ser aplicados no desenvolvimento de testes de diagnóstico rápido da doença, contribuindo para o tratamento precoce e monitoramento da evolução dos casos em estudos epidemiológicos.

A detenção da tecnologia de produção pelo Brasil proporcionará a sua independência neste setor e diminuirá despesas relacionadas à importação.

Financiamento

Este projeto foi contemplado no edital Emergencial de Combate a Covid-19 da Fundação de Amparo à Pesquisa do Rio Grande do Sul (FAPERGS), o que possibilitou o desenvolvimento deste trabalho.

Equipe e colaborações

O trabalho está sendo desenvolvido pela equipe do Laboratório de Microbiologia, coordenado pelo professor Fábio Leivas Leite e pela equipe do Hospital de Clínicas Veterinárias, sob orientação do prof. Carlos Nogueira, e do Dr. Fabrício Conceição através da construção de epítopos recombinantes. O estudo envolve estudantes de doutorado e pós-doutorado do Programa de Pós Graduação em Biotecnologia e alunos do Programa de Pós Graduação em Veterinária. Ainda, o projeto conta com a colaboração do Dr. Fernando Spilki pesquisador da Feevale e do Dr. Cesar Graner da USP.

Fonte: Prof. Dr. Fábio Pereira Leivas Leite

Pesquisadores do PPGBiotec/UFPel desenvolvem moléculas inovadoras para combate à Covid-19

Dias após a suspensão das atividades presenciais no campus Capão do Leão da Universidade Federal de Pelotas (final de março de 2020), em razão da disseminação e contaminação pelo até então novo coronavírus, o grupo de pesquisadores do Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia (PPGBiotec) do Centro de Desenvolvimento Tecnológico (CDTec) se mobilizou para desenvolver testes sorológicos nacionais para diagnóstico da COVID-19.

Hoje, seis meses após a iniciativa de querer auxiliar no enfrentamento a pandemia, o grupo de pesquisa liderado pelos professores Fabricio Conceição (CDTec/PPGBiotec), Luciano Pinto (CDTec/PPGBiotec), Alan McBride (CDTec/PPGBiotec) e Ângela Moreira (FN/PPGB) desenvolveu antígenos e testes capazes de detectar os principais anticorpos desenvolvidos durante uma infecção por SARS-CoV-2, o vírus responsável pela pandemia de COVID-19.

Diante da demanda inicial de identificar cidadãos infectados e cientes da necessidade de acompanhamento do perfil imune da população brasileira, o grupo de pesquisa se dedicou a desenvolver os antígenos e preconizou sua validação em testes do tipo ELISA, um método laboratorial qualitativo e quantitativo que além de identificar pessoas que tiveram contato com o vírus (presença de anticorpos específicos), é capaz de acompanhar o aumento ou o decréscimo de anticorpos. Anticorpos são moléculas produzidas pelo sistema imunológico que estão presentes no sangue e outros fluídos corpóreos, capazes de nos proteger contra a maioria das doenças.

Para isso, a pesquisa foi estabelecida em 3 etapas principais: seleção e desenvolvimento dos antígenos, validação do produto e a aplicação dos testes. As duas primeiras etapas já estão finalizadas e os antígenos já se encontram disponíveis e validados para a produção de testes de diagnóstico in house e para pesquisa, desenvolvimento e inovação.

Antígenos inovadores

Apoiados por uma dedicada equipe multidisciplinar com excelência em diferentes áreas, o grupo de pesquisa desenvolveu antígenos exclusivos: enquanto a maioria dos testes sorológicos disponíveis no mercado utiliza apenas uma proteína viral, a equipe utilizou ferramentas inovadoras de bioinformática e engenharia genética para desenvolver e combinar diferentes proteínas virais, que foram testadas com soros de pessoas de todas as cinco regiões do Brasil.

A testagem com mais de mil amostras séricas nacionais é outro diferencial da pesquisa e uma vantagem frente aos testes importados, que desconsideram os aspectos genéticos, socioeconômicos e ambientais inerentes às populações, o que pode afetar o desempenho do teste, de sensibilidade e especificidade, e, consequentemente, o controle da doença. Assim, a validação com soros das mais diversas regiões do Brasil reduz a possibilidade de reações cruzadas com doenças endêmicas do país e favorece a especificidade do diagnóstico.

O emprego dessas tecnologias resultou na produção de antígenos que, utilizados em teste de sorodiagnóstico, fornecem qualidade equiparada aos melhores testes disponíveis no mercado e superior àqueles mais utilizados no país.

Entretanto, os antígenos não se limitam aos testes de ELISA e estão sendo atualmente testados por outros grupos de pesquisa na produção de soros hiperimunes em cavalos, destinados ao tratamento da COVID-19, e no desenvolvimento de plataformas de diagnóstico rápido mediante nanotecnologia, como biossensores e ensaios imunocromatográficos (Point of Care). Os resultados obtidos até então já permitem a disponibilização dos antígenos e do teste de diagnóstico (ELISA) à comunidade, cuja tecnologia será licenciada pela Helper, uma startup de biotecnologia fundada por alunos da própria UFPel.

Para o professor Fabrício Rochedo, integrante do grupo que desenvolveu o estudo, uma iniciativa como essas é a mostra de como a ciência é fundamental para o avanço da sociedade: “Superaremos esta crise através da ciência e neste contexto, apesar de todos os obstáculos impostos à ciência e educação no Brasil. Cientistas costumam ser invisíveis aos olhos da sociedade no dia a dia, mas em situações como a que estamos enfrentando, ganham notória visibilidade e credibilidade.”

Próximos passos

Enquanto isso, a equipe continua se dedicando a produção dos antígenos para colaborar com outros grupos de pesquisa do próprio PPGB, mas também do PPGs em Ciência e Engenharia de Materiais e em Veterinária e do Departamento de Medicina Social da Faculdade de Medicina, assim como de outras instituições, como o Instituto Federal Farroupilha e o Instituto de Patologia Tropical e Saúde Pública da Universidade Federal de Goiás.

O trabalho recebeu financiamento de um edital de fomento da Fundação de Amparo à Pesquisa do Rio Grande do Sul (FAPERGS) e, com o auxílio deste, conseguiu condições financeiras de executar a pesquisa em tempo recorde para a área. A pesquisa recebeu, além disso, apoio e colaboração do Hospital Escola da UFPel, Hospital de Clínicas de Porto Alegre, Hospital Evangélico de Cachoeiro de Itapemirim (ES), Universidade Federal de Sergipe (UFS), Universidade de São Paulo (USP), Universidade Federal de Goiás (UFG), Fundação de Medicina Tropical Dr. Heitor Vieira (AM).

Fonte: Texto extraído https://ccs2.ufpel.edu.br/wp/2020/10/15/pesquisadores-da-ufpel-desenvolvem-moleculas-inovadoras-para-combate-a-covid-19/