Uma equipe de pesquisadores da Univesidade Nacional de Singapura - NUS desenvolveu uma nova tecnologia capaz de detectar e classificar com sensibilidade e precisão as células cancera­genas, além de determinar a agressividade da doença nas bia³psias menos invasivas. Com esta nova tecnologia chamada STAMP (Sequence-Topology Assembly for Multiplexed Profiling), informações abrangentes sobre doenças podem ser obtidas mais rapidamente, em um esta¡gio muito anterior do fluxo de trabalho cla­nico, permitindo que os médicos decidam e administrem tratamentos mais cedo e com mais efica¡cia.

Uma bia³psia, que envolve a remoção de uma pequena quantidade de tecido do corpo, éa principal maneira dos médicos diagnosticarem a maioria dos ca¢nceres. Embora procedimentos de bia³psia menos invasivos sejam preferidos, eles podem produzir amostras insuficientes, resultando em diagnóstico incompleto e / ou inconclusivo. Um diagnóstico definitivo e uma análise mais aprofundada, como estadiamento do ca¢ncer, são podem ser feitos após a cirurgia; essas informações hámuito esperadas são usadas para orientar as decisaµes de tratamento subsequentes.

A tecnologia STAMP supera muitos desafios desse fluxo de trabalho cla­nico para permitir diagnósticos precoces e informativos de ca¢ncer. O STAMP usa ca³digos de barras de DNA programa¡veis ​​para medir bilhaµes de marcadores de protea­nas em um aºnico teste - a quantidade e a distribuição desses marcadores de protea­nas em uma canãlula - de uma pequena amostra cla­nica. Usando o câncer de mama como modelo, o STAMP alcana§a uma alta precisão diagnóstica acima de 94%, compara¡vel a  patologia tecidual padra£o-ouro, e revela informações cla­nicas importantes que atualmente são podem ser obtidas atravanãs da análise tecidual pa³s-cirurgia - todas diretamente de bia³psia por aspiração por agulha (PAAF), a forma menos invasiva de bia³psia.

Liderada pelo professor assistente Shao Huilin do Instituto NUS de Inovação e Tecnologia em Saúde (NUS iHealthtech), a equipe de pesquisa de 10 membros passou mais de dois anos desenvolvendo o STAMP.

“Nossa tecnologia STAMP aproveita as propriedades exclusivas do DNA para formar ca³digos de barras 3D. Esses ca³digos de barras podem ser usados ​​para medir diversos marcadores de protea­nas, bem como detectar os locais específicos dos marcadores nas células. Ao mapear esses padraµes de distribuição de marcadores nas células, o STAMP pode fornecer uma indicação precoce da agressividade da doena§a. As técnicas atuais de patologia medem apenas um pequeno subconjunto de marcadores de protea­na e requerem vários dias de processamento extensivo. Em comparação, o STAMP éum milha£o de vezes mais sensa­vel, fornece análises altamente informativas de amostras escassas e pode ser conclua­do em menos de duas horas ”, disse o professor Asst Shao.

A inovação tecnologiica da equipe foi publicada pela prestigiosa revista cienta­fica  Nature Biomedical Engineering . O estudo também foi destaque na revista News & Views e selecionado como matéria de capa para a edição de setembro de 2019.

A análise abrangente da expressão e distribuição de protea­nas éuma grande promessa para a descoberta de biomarcadores, detecção precoce de doenças e racionalização das opções de tratamento. No entanto, as abordagens atuais envolvem técnicas de imagem e microscopia, que são complexas, demoradas e tem uma capacidade limitada de multiplexação. O STAMP foi conceitualizado e desenvolvido para enfrentar esses desafios.

Como modelo da vida, o DNA existe na natureza desde que 'fitas' para armazenar informações genanãticas massivas por meio da combinação de ca³digos de base. Além dessa conhecida forma linear, o DNA pode ser projetado com precisão para se dobrar em nanoestruturas 3D com estabilidade aprimorada. O STAMP aproveita essas duas propriedades importantes do DNA - uma grande capacidade de armazenar informações e sua programação para dobrar e desdobrar em estruturas diferentes - para projetar ca³digos de barras conversa­veis. Esses ca³digos de barras STAMP podem ser usados ​​para medir bilhaµes de marcadores de protea­nas em um aºnico teste e identificar os locais específicos desses marcadores de protea­nas nas células.

“Para rotular diversos marcadores de protea­nas nas células, o STAMP usa ca³digos de barras de DNA que são dobrados como nanoestruturas compactas. Esses ca³digos de barras 3D alcana§am uma alta eficiência de rotulagem e permanecem esta¡veis ​​contra a degradação biológica. Cada ca³digo de barras 3D recebe ainda um ra³tulo de localização para codificar a localização e distribuição dos marcadores de protea­nas na canãlula ”, explicou Noah Sundah, estudante de doutorado da NUS iHealthtech e da NUS Biomedical Engineering , e primeira autora do estudo.

“Para realizar análises, esses ca³digos de barras 3D são desdobrados sob demanda por meio de aquecimento para liberar um pool de DNA linear, que pode ser facilmente analisado usando tecnologias estabelecidas, como PCR e seqa¼enciamento de DNA. Dessa maneira, a expressão de um número muito grande de marcadores de protea­nas e sua distribuição nas células podem ser medidos com sensibilidade em um aºnico teste ”, acrescentou o Sr. Sundah. 

Para facilitar o processamento cla­nico e a medição, a equipe de pesquisa implementou a tecnologia STAMP em um pequeno chip microflua­dico com cerca da metade do tamanho de um cartão de cranãdito. Os resultados do teste podem ser gerados a partir de pequenas quantidades de amostras cla­nicas, e estima-se que cada teste custa US $ 50.

Teste eficaz para diagnóstico, subtipagem e medição da agressividade do ca¢ncer

Para validar o desempenho do STAMP, a equipe de pesquisa realizou um estudo cla­nico envolvendo 69 pacientes com câncer de mama. As bia³psias de PAAF foram coletadas de cada paciente e analisadas usando o STAMP. Para comparação, a análise patola³gica padra£o-ouro foi realizada em tecidos pa³s-cirurgia para todos os pacientes.

A análise STAMP das amostras de PAAF demonstrou um altonívelde precisão de mais de 94% no diagnóstico e subtipagem do ca¢ncer, tornando-o igualmente preciso como análise de patologia de tecidos ciraºrgicos. a‰ importante ressaltar que, com base em sua análise abrangente de marcadores de protea­nas, o STAMP também foi capaz de identificar com precisão a agressividade da doença a partir de poucas amostras de bia³psia.

Uma patente provisãoria foi registrada para o STAMP. Asst Prof Shao e sua equipe estãoatualmente em discussaµes com parceiros do setor para desenvolver e comercializar mais essa tecnologia. A tecnologia deve chegar ao mercado nos pra³ximos cinco anos.

No futuro, a equipe de pesquisa espera expandir as aplicações do STAMP para outros tipos de ca¢ncer, como cérebro, pulma£o e câncer gástrico, além de validar a tecnologia em outras amostras, como sangue e ascite.