Cientistas descobriram uma maneira de criar açúcares artificiais que podem levar a melhores maneiras de diagnosticar e tratar doenças com mais precisão do que nunca.
Os açúcares desempenham um papel crucial na saúde e nas doenças humanas, muito além de serem apenas uma fonte de energia. Açúcares complexos chamados glicanos revestem todas as nossas células e são essenciais para uma função saudável. No entanto, esses açúcares são frequentemente sequestrados por patógenos como influenza, Covid-19 e cólera para nos infectar.
Um grande problema no tratamento e diagnóstico de doenças e infecções é que o mesmo glicano pode se ligar a muitas proteínas diferentes, dificultando a compreensão exata do que está acontecendo no corpo e o desenvolvimento de testes e tratamentos médicos precisos.
Em um avanço, publicado na revista Comunicações da Natureza , uma colaboração de especialistas acadêmicos e industriais na Europa, incluindo da Universidade de Manchester e da Universidade de Leeds, descobriu uma maneira de criar açúcares não naturais que podem bloquear os patógenos.
A descoberta oferece um caminho promissor para novos medicamentos e também pode abrir portas em diagnósticos ao “capturar” os patógenos ou suas toxinas.
O professor Matthew Gibson, pesquisador do Instituto de Biotecnologia de Manchester na Universidade de Manchester, disse: “Durante a pandemia de Covid-19, nossa equipe introduziu os primeiros testes de fluxo lateral que usaram açúcares em vez de anticorpos como a ‘unidade de reconhecimento’. Mas o limite é sempre o quão específicos e seletivos eles são devido à promiscuidade de açúcares naturais. Agora podemos integrar esses fluoro-açúcares em nossas plataformas de biossensores com o objetivo de ter diagnósticos baratos, rápidos e termicamente estáveis, adequados para ambientes de poucos recursos.”
O professor Bruce Turnbull, um dos principais autores do artigo da Escola de Química e do Centro Astbury de Biologia Molecular Estrutural da Universidade de Leeds, disse: “Glicanos que são realmente importantes para nossos sistemas imunológicos e outros processos biológicos que nos mantêm saudáveis também são explorados por vírus e toxinas para entrar em nossas células. Nosso trabalho está nos permitindo entender como proteínas de humanos e patógenos têm diferentes maneiras de interagir com o mesmo glicano. Isso nos ajudará a fazer diagnósticos e medicamentos que podem distinguir entre proteínas humanas e patogênicas.”
“Agora podemos integrar esses fluoroaçúcares em nossas plataformas de biossensores com o objetivo de ter diagnósticos baratos, rápidos e termicamente estáveis, adequados para ambientes de poucos recursos.”
Os pesquisadores usaram uma combinação de enzimas e síntese química para editar a estrutura de 150 açúcares adicionando átomos de flúor. O flúor é muito pequeno, o que significa que os açúcares mantêm sua mesma forma 3D, mas os flúores interferem na forma como as proteínas os ligam.
A professora Sabine Flitsch, pesquisadora do Instituto de Biotecnologia de Manchester na Universidade de Manchester, disse: “Uma das principais tecnologias usadas neste trabalho é a biocatálise, que usa enzimas para produzir os açúcares muito complexos e diversos necessários para a biblioteca. A biocatálise acelera drasticamente o esforço sintético necessário e é um método muito mais verde e sustentável para produzir as sondas fluoradas necessárias.”
Eles descobriram que alguns dos açúcares que prepararam poderiam ser usados para detectar a toxina da cólera — uma proteína prejudicial produzida por bactérias — o que significa que poderiam ser usados em testes simples e de baixo custo, semelhantes aos testes de fluxo lateral, amplamente utilizados para testes de gravidez e durante a pandemia de COVID-19.
Dr. Kristian Hollie, que liderou a produção da biblioteca de fluoro-açúcar na Universidade de Leeds, disse: “Usamos enzimas para montar rapidamente blocos de construção de fluoro-açúcar para fazer 150 versões diferentes de um glicano biologicamente importante. Ficamos surpresos ao descobrir o quão bem as enzimas naturais funcionam com esses açúcares quimicamente modificados, o que a torna uma estratégia realmente eficaz para descobrir moléculas que podem se ligar seletivamente.”
O estudo fornece evidências de que os “fluoro-açúcares” artificiais podem ser usados para ajustar o reconhecimento de patógenos ou biomarcadores ou mesmo para descobrir novos medicamentos. Eles também oferecem uma alternativa aos anticorpos em diagnósticos de baixo custo, que não exigem testes em animais para serem descobertos e são estáveis ao calor.
A equipe de pesquisa incluiu pesquisadores de oito universidades diferentes, incluindo Manchester, Imperial College London, Leeds, Warwick, Southampton, York, Bristol e Universidade de Ghent, na Bélgica.
