Detecção de anticorpos Anti-SARs-CoV-2 usando biossensor baseados em peptídeos

Detecção de anticorpos Anti-SARs-CoV-2 usando biossensor baseados em peptídeos

• Autor
• Ana Cristina Honorato Castro Kochi
• Co-autores
• Ítalo R. S. Bezerra , Aline M. Pascon , Eric A. Philot , Gabriel R. Schlede , Murilo Santhiago , Diego S. T. Martinez , Ana L. Scott , Renato S. Lima , Wendel A. Alves
• Resumo

• Os métodos usados para detectar o SARS-CoV-2 contribuíram para retardar a propagação da doença. Embora valiosos, eles provaram ser limitados em aplicações massivas. Os biossensores eletroquímicos são utilizados devido à simplicidade de construção, rapidez na obtenção dos dados, portabilidade e por permitem testes no ponto de atendimento (POC). As proteínas Spike (S) e Domínio de ligação ao receptor (“Receptor-binding domain” -RBD) têm sido usadas como elemento de bioreconhecimento em biossensores, porém a fabricação em larga escala é complexa e cara, além de possuírem problemas com estabilidade e distribuição, tendo os peptídeos imunogênicos como uma alternativa versátil, barata e sensível para uso em este propósito.

  Sendo assim, um peptídeo (PEP) (Asn-Asn-Ala-Thr-Asn-COOH), que imita a proteína S do SARS-CoV-2, foi sintetizada e validada por bioinformática e ELISA. ^{1, 2} Posteriormente utilizada para construir biossensores eletroquímicos “label-free” baseados em eletrodo de carbono vítreo, nanopartículas de ouro (AuNPs) e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) para triagem de COVID-19 em soros de pacientes pré- pandêmicos (pacientes que não tiveram contato com o vírus) e convalescentes (pacientes que tiveram contados com o vírus – doentes) (comitê de ética nº CAAE: 43139921.2.0000.5594).

  Estudos de docking molecular mostraram que ligações de hidrogênio e interações hidrofóbicas impulsionam a ligação de PEP com anticorpos anti-Spike (IgGS) reforçando a ideia que o PEP pode ser utilizado elemento de bioreconhecimento. ² As AuNPs foram preparadas com diferentes diâmetros (18 nm e 28 nm) sendo que as AuNPs (18 nm) aumentaram a área de superfície, mas diminuíram os valores de Rct em 58%. Acreditamos que esse efeito é devido à curvatura menor, que limita os sítios de ligação. Observou-se que independentemente do tamanho das AuNPs, a presença de PEP permite distinguir o controle positivo (CP; pacientes convalescentes) do controle negativo (CN; pacientes pré-pandêmicos). Os demais testes foram realizados com AuNPs (28 nm).

  Os dados eletroquímicos demonstram que o método funciona bem para a imobilização de PEP e a identificação dos anticorpos alvos presentes no soro dos pacientes (com altos níveis de anticorpos IgGS, traduzidos por leituras de alta densidade óptica (OD)). Podemos ainda ver no trabalho que o PEP teve uma sensibilidade melhor quando comparado à proteína S, mas uma melhora fraca em relação ao RBD, o que reforça a ideia de que o tamanho do biorreceptor em relação ao alvo auxilia no processo de detecção.

  O biossensor desenvolvido demostrou boa sensibilidade (LOD 1,28 µgmL^-1) e estabilidade (95,1%, 30 dias). Além disso, foi específico em ensaios com anticorpos (testado frente a outros anticorpos IgGs e IgMs) e amostras reais de soro de pacientes.  Os valores de Rct obtidos para CN e CP podem ser facilmente classificados, considerando o ponto de corte (8,0 k?).  Dentre os pacientes CN tivemos uma homogeneidade nos valores de Rct (resistência a transferência de carga) indicando que o sistema não sofre com reações não especificas com o meio. Porém, nas amostras dos pacientes convalescentes tivemos uma resposta heterogênea. Isso ocorre devido a fatores como idade, sexo e genética, que influenciam diretamente na resposta humoral, sendo assim cada paciente tem uma quantidade de anticorpos diferentes entre eles.

  Com a aplicação de uma equação simples ajustada por aprendizado de máquina, esse biossensor forneceu triagem de COVID-19 de 39 amostras biológicas em grupos saudáveis e infectados com 100,0% de precisão.

  Esta plataforma promete fornecer biossensores para a COVID-19 que sejam diretos, rápidos, baratos e precisos com impactos econômicos e sociais significativos no ponto de atendimento, contribuindo assim para racionalizar os exames laboratoriais e descentralização dos cuidados médicos. 

  (1) Charlie-Silva, I.; Araújo, A. P. C.; Guimarães, A. T. B.; Veras, F. P.; Braz, H. L. B.; de Pontes, L. G.; Jorge, R. J. B.; Belo, M. A. A.; Fernandes, B. H. V.; Nóbrega, R. H.; et al. Toxicological insights of Spike fragments SARS-CoV-2 by exposure environment: A threat to aquatic health? Journal of Hazardous Materials 2021, 419, 126463. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.126463.

  (2) Castro, A. C. H.; Bezerra, Í. R. S.; Pascon, A. M.; da Silva, G. H.; Philot, E. A.; de Oliveira, V. L.; Mancini, R. S. N.; Schleder, G. R.; Castro, C. E.; de Carvalho, L. R. S.; et al. Modular Label-Free Electrochemical Biosensor Loading Nature-Inspired Peptide toward the Widespread Use of COVID-19 Antibody Tests. ACS Nano 2022. DOI: 10.1021/acsnano.2c04364.

• Palavras-chave
• Biossensores, Peptídeos, anti-SARs-CoV-2, COVID-19
• Modalidade
• Comunicação oral
• Área Temática
• Nanociências & Nanotecnologia