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A espectroscopia Raman – um método de análise química que emite luz monocromática em uma amostra e registra a luz espalhada que emerge – causou frustração entre os pesquisadores biomédicos por mais de meio século. Devido ao calor gerado pela luz, as proteínas vivas são quase destruídas durante as medições ópticas, levando a resultados decrescentes e não reprodutíveis. Recentemente, no entanto, essas frustrações podem agora ser uma coisa do passado.
Um grupo de pesquisadores do Institute for Quantum Sciences and Engineering da Texas A&M University e da Texas A&M Engineering Experiment Station (TEES) desenvolveu uma nova técnica que permite triagens de baixa concentração e baixa dose de interações proteína-ligante em fisiologicamente condições relevantes. Intitulada termoestável-Raman-interaction-profiling (TRIP), esta nova abordagem é uma resposta de mudança de paradigma para um problema de longa data que fornece medições de espectroscopia Raman altamente reprodutíveis e sem etiquetas.
“A proteína é uma molécula biológica muito frágil e precisa de cuidados específicos”, disse o principal autor e assistente de pesquisa de pós-doutorado, Dr. Narangerel Altangerel. “Quando esfrio a superfície ou o substrato, posso deixar as proteínas felizes. Posso cutucá-las com o laser e elas agora podem produzir as informações de que preciso.”
Embora as proteínas estudadas estejam em nível molecular, as implicações dessas descobertas podem ser enormes. Como uma fechadura e chave, uma interação proteína-ligante é o primeiro passo em processos como transdução de sinal, respostas imunes e regulação de genes. Devido à capacidade do TRIP de detectar interações proteína-ligante em tempo real, o cronograma para testes de medicamentos e vacinas pode ser reduzido. Outra aplicação pode ser clínica, transformando testes demorados para detectar um vírus em resultados precisos no mesmo dia.
“Toda a ideia do estatuto de espectroscopia é que ele requer mínimo ou nenhum para a preparação da amostra, então isso pode ser transferido para a clínica imediatamente”, disse o co-autor e professor universitário do Departamento de Engenharia Biomédica, Dr. Vladislav Yakovlev. “Clínicos e pacientes não precisam esperar por dias e semanas de análise. Você pode obter todas essas respostas quase imediatamente.”
Um benefício adicional da técnica TRIP é que o tamanho da amostra necessária para executar o teste é muito menor e requer uma concentração de proteína menor, o que significa um processo de teste mais econômico.
“Eu estava comprando 100 microlitros de uma amostra por US$ 3.500, então tive que compartilhar essa amostra com várias pessoas e acabei com apenas uma amostra de 20 a 30 microlitros”, disse Altangerel. “Isso me forçou a usar uma amostra menor, tornando o Raman difícil de fazer, já que amostras de baixa concentração o tornam um processo fraco. Isso me fez desafiar a mim mesmo a tentar coisas diferentes.”
Apesar do avanço, a equipe está procurando outros aspectos em que o método TRIP possa ser útil.
“Em um artigo de acompanhamento, estamos tentando identificar a composição química dessas proteínas apenas usando esta técnica para que possamos aplicá-la a ideias semelhantes relacionadas à análise de DNA e outras moléculas biológicas”, disse Yakovlev. “Algo que normalmente requer sequenciamento, mas utiliza TRIP, então você não precisa de nenhuma preparação de amostra.”
Os pesquisadores publicaram suas descobertas no Anais da Academia Nacional de Ciências. O projeto é apoiado pelo Escritório de Pesquisa Científica da Força Aérea (AFOSR), pelo Escritório de Pesquisa Naval, pela Fundação Robert A. Welch, TEES, pelos Institutos Nacionais de Saúde e pelo Programa X Grants da Texas A&M University.
A equipe de apoio é composta por professores e alunos afiliados ao Instituto de Ciências e Engenharia Quânticas. Autores adicionais creditados são Dr. Benjamin Neuman no Departamento de Biologia, Dr. Philip Hemmer no Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação, Navid Rajil, Dr. Zhenhuan Yi, Dr. Alexei Sokolov e o pesquisador principal Dr. Ciências e Engenharia Quântica. A Dra. Sofi Bin-Salamon atuou como oficial de programa da AFOSR.
“Por muito tempo, as pessoas pensaram que isso era impossível de fazer”, disse o Dr. Yakovlev. “Mas o Dr. Altangerel demonstrou que nada, de fato, é impossível se você fizer as coisas direito.”
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