Nanotecnologia: a caixa mágica de DNA

O interessante da Ciência é que algumas novidades são mais incríveis do que ficção científica. Uma destas novidades é uma técnica chamada origami de DNA que usa a capacidde do DNA de se auto organizar para formar estruturas bidimensionais. Em um artigo espetacular publicado em 2006, Paul W. K. Rothemund descreveu como utilizar uma longa molécula de DNA e uma série de moléculas complementares para formar planos de formatos variado como estrelas, triângulos e smiles.
dna_origami.jpg
Se você não se impressionou com sorrisos de apenas 100 nm (sabe um milímetro? pois é, 100 nanometros são 10 mil vezes menores), espero que te impressione com o artigo publicado na Nature desta semana: caixas tridimensionais feitas com DNA. Sério. Não se impressionou? Tá: não somente as caixinhas são ocas, ou seja, podemos colocar coisas nelas, mas elas também têm tampas que podem ser abertas ou fechadas!
cubosDNA.jpg
O time pegou uma molécula de DNA originada de um vírus que infecta bactérias porcas e desenhou os pequenos fragmentos de DNA, que chamamos de oligonucleotídeos, para formarem seis retângulos. Depois, eles desenharam oligonucleotídeos que junatvam os retângulos na forma de uma caixa. Por fim, ainda testaram se a caixa poderia ter sua tampa aberta ou fechada. Não acredita? Vejam as fotos abaixo, do planejamento, dos seis retângulos, da caixa fechada e da caixa aberta:
cubo01.jpg
cubo02.jpg
A estrutura inteira tem cerca de 30 nanômetros de lado e exige uma molécula longa e pouco mais de 250 oligonucleotídeos. O controle da abertura e fechamento da caixinha é baseado no reconhecimento de certos fragmentos de DNA. Isso quer dizer que é possível controlar a abertura e fechamento das caixas que podem conter, por exemplo, drogas ou proteínas específicas. Isto é, se o fecho for forte o suficiente.
O incrível é que, como eu falei, isto tudo é auto-organizado. Os pesquisadores apenas misturaram todas as partes em um tubinho e esperaram uma ou duas horas para que bilhões de caixas sejam formadas.
Obviamente este é apenas mais um passo para o desenvolvimento de tecnologias mais avançadas utilizando-se os origamis de DNA. A princípio estruturas muito mais complexas do que caixas podem ser feitas.
Paul W. K. Rothemund (2006) Folding DNA to create nanoscale shapes and patterns Nature 440, 297-302 | doi:10.1038/nature045861
Ebbe S Andersen, Mingdong Dong, Morten M Nielsen, Kasper Jahn, Ramesh Subramani, Wael Mamdouh, Monika M Golas, Bjoern Sander, Holger Stark, Cristiano L Oliveira, Jan S Pedersen, Victoria Birkedal, Flemming Besenbacher, Kurt V Gothelf, Jorgen Kjems (2009) Self-assembly of a nanoscale DNA box with a controllable lid. Nature, 459, 73-76 | doi:10.1038/nature07971

2 – Por que a demora na confirmação nos casos no Brasil?

Esta é uma série de posts que refletem minhas reflexões sobre a gripe suína nos últimos dias:
1 – Como se identifica a gripe suína?
2 – Por que a demora na confirmação nos casos no Brasil?
3 – Como se produz vacina contra gripe suína?
4 – A gripe suína é fraca?
5 – Podemos ficar tranquilos em relação a esta gripe?
6 – Qual é a causa da discrepância entre dados suspeitos e os oficiais?
7 – Por que é difícil prever os rumos da pandemia?

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2 – Por que a demora na confirmação nos casos no Brasil?
No Roda Viva da segunda passada (4/5), o secretário de Saúde do Estado de São Paulo, Luiz Roberto Barradas Barata, disse que os casos suspeitos no Brasil não foram confirmados porque eles estavam esperando os kits de identificação do vírus da gripe suína chegar.

Uma das minhas frustrações de cientista foi o fato dos jornalistas não terem pressionado o secretário para dar mais detalhes: que kits são estes? Os baseados em anticorpos, que são pouco sensíveis e precisos? Ou kits de real-time PCR?
Em qualquer caso, é inadmissível que o país tenha que esperar kits do CDC! Em um caso porque o kit não vai ser útil e no outro porque real-time PCR não exige kits especiais!!!! É só ter um laboratório preparado e comprar os primers, com urgência!
O problema é que o nosso sistema de monitoramento em saúde não possui um laboratório acompanhando os casos de gripe no Brasil, como faz o CDC nos EUA. Se não sabemos quais variedades do vírus da gripe estão por aqui, como conseguiremos distinguir os vírus da gripe suína do resto no inverno que vem?

1 – Como se identifica a gripe suína?

Começo agora uma série de posts que refletem minhas reflexões sobre a gripe suína nos últimos dias:
1 – Como se identifica a gripe suína?
2 – Por que a demora na confirmação nos casos no Brasil?
3 – Como se produz vacina contra gripe suína?
4 – A gripe suína é fraca?
5 – Podemos ficar tranquilos em relação a esta gripe?
6 – Qual é a causa da discrepância entre dados suspeitos e os oficiais?
7 – Por que é difícil prever os rumos da pandemia?

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1 – Como se identifica a gripe suína?
Existem três etapas na hora de se confirmar que um paciente tem gripe suína:
Quando um indivíduo entra no hospital com sintomas da gripe (febre, problemas respiratórios, etc.) e teve contato nos últimos 7 dias com um indivíduo confirmado de gripe suína ou esteve nos últimos 7 dias em locais que apresentaram casos confirmados de gripe suína, ele é considerado um caso suspeito.
Um caso provável é quando um indivíduo com os sintomas da gripe é testado com kits já existentes e é positivo para um vírus influenza A mas que é negativo para os testes para H1 e H3 (aparentemente o teste para H1 não pega o H1N1 suíno).
Estes kits são baseados em testes que utilizam anticorpos como estratégia de identificação. O problema é que eles não são muito específicos nem sensíveis, gerando muitos falsos-positivos e falsos-negativos. Além disso, eles não identificam variedades novas de vírus. Eles geralmente são usados para procurar as variedades de vírus na região mas são péssimos na hora de gerar estatísticas confiáveis.
Um caso confirmado é um indivíduo os sintomas da gripe que é confirmado por laboratório pelo CDC utilizando uma das duas técnicas: real-time PCR ou cultura viral.
A cultura viral consiste em infectar células sensíveis ao vírus da gripe suína mantidas em cultura e ver se elas são infectadas pelo vírus. Se estas células morrerem, o resultado é positivo.
Uma técnica mais confiável é a de fazer PCR, mais especificamente, PCR em tempo real. O PCR, sigla de Polymerase Chain Reaction, nos permite amplificar regiões específicas de DNA. A especificidade da reação é garantida pelo desenho de primers. e o DNA do vírus estiver presente na sua amostra, um fragmento será amplificado e poderá ser detectado. Uma animação boa para explicar o PCR pode ser encontrada aqui e abaixo.

O PCR em tempo real é uma derivação de um PCR comum onde conseguimos medir a amplificação dos fragmentos de DNA quase em tempo real. Os protocolos de várias técnicas de se identificar os vírus estão online e não exigem tecnologias de outro mundo. Em teoria, um laboratório destinado ao diagnóstico de vírus da gripe poderia fazer esta identificação sem problemas.

Muitas considerações sobre a gripe suína (1/5)

Resolvi tirar o dia de ontem para me afastar um pouco das notícias e tentar ver a coisa toda mais de longe. Destas reflexões tirei algumas conclusões:
- a Organização Mundial de Saúde (OMS) mudou o estágio de pandemia de 4 para 5, de 6. Muitos apostam que passaremos para o estágio 6 antes do começo da próxima semana. O que significa estágio 6? Significa que está caracterizada um pandemia. Pandemia é quando uma doença infecciosa se espalha por uma enorme região geográfica, tipo o planeta inteiro. Isso NÃO significa que vamos todos morrer, NÃO significa que será igual à pandemia de 1918. Não nego que isso pode acontecer mas não é o que parece que vai aconetecr. As fases da OMS são um indicativo do estado de ALERTA e PREPARAÇÃO que os países devem adotar.
- os dias passam e o número de infectados acumula e os de mortos também (estes, felizmente, mais lentamente). Devemos ficar com medo? Neste momento não. Fiquem mais ALERTAS.
- o Osame está espalhando por aí números que indicam um número gigantesco de pessoas infectadas e mortos. Ele tira estes números usando modelos de infecção e epidemias. O problema é que não estamos lidando com porcos perfeitamente esféricos no vácuo. Muito pelo contrário. Um dos fatores que devem evitar o alastramento da doença é o estado atual de ALERTA dos governos e da população. Uma vez que o número de infectados aumenta, diminui-se consideravelmente as chances de mais pessoas se contaminarem por dois motivos: os doentes são isolados mais rapidamente e a população passa evitar contato com outras pessoas. O cenário do Osame pode estar correto? Perfeitamente mas não é o que indicam os números atuais.
- um dos motivos para a OMS mudar para a fase 5 é a confirmação de que o vírus está sendo transmitido de humanos para humanos em outros países. Se considerarmos um tempo de incubação de 7 dias e que uma pessoa infectada mas sem sintomas pode transmitir o vírus, pode ser que ocorra uma segunda onda de novos casos no exterior. É esperar para ver.
- o número oficial e oficioso de mortos tem se mantido baixo, ainda bem. Se você for disso, reze para que as mutações futuras do vírus não aumentem sua capacidade de infecção nem a taxa de mortalidade.
- como deveríamos chamar esta gripe? “gripe suína” pegou mas tem o problema de fazer as pessoas evitarem carne de porco e até a exterminá-los, como no Egito. Influenza A/H1N1 é inespecífico demais. “gripe mexicana” também tem o problema do estigma. InfluenzaA/México2009/H1N1 é comprido e técnico demais.
- uma entrevista ótima com o diretor do CDC, Richard Besser, no ScienceInsider esclarece a questão: o vírus tem características de vírus que infectam humanos e aves ou só características de vírus que infectam porcos? A resposta: este vírus é uma combinação de duas variedade de vírus recentes que infectam porcos e possuem vestígos de que houve no passado incorporação de material genético de vírus que infecta humanos e aves.
- sobre falsos-positivos e falsos-negativos. Um exemplo de falso-positivo é vc achar que está com gripe (positivo) e não estar (negativo). Um exemplo de falso-negativo é você achar que está são (negativo) e estar infectando pessoas com gripe (positivo). De acordo com o Osame, falsos-negativos são piores que falso-positivos em se tratando de epidemia. Concordo em parte. Falsos-negativos ajudam a espalhar a gripe e devem ser evitados a qualquer custo. No entanto, falos-positivos ajudam a espalhar o pânico e a saturar os limitados (sempre serão limitados) recursos para se tratar dos doentes. Em uma esfera maior, falsos-positivos atrapalham na hora de se tomar decisões estratégicas e a interpretar os rumos da epidemia. Nesta esfera, os falsos-negativos são levados em conta ao se considerar que todas as estimativas oficiais são subestimadas.
- o problema de se levantar a bandeira do pânico agora? Quando for real ninguém vai das bola. Nós do ScienceBlogs Brasil estamos criticando o hype da mídia e estamos criticando o pânico exagerado porque não é a hora! Em algum momento poderá ser, enquanto isso estaremos PREPARADOS e em ALERTA.

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