Um novo biossensor desenvolvido a partir de uma enzima de vagalume encontrada no campus de Sorocaba da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) promete revolucionar o estudo de doenças e a avaliação de fármacos. Este biossensor, que indica mudanças de pH nas células de mamíferos, utiliza uma luciferase da espécie
Amydetes vivianii , que muda de cor de verde-azulado para amarelo e vermelho com a diminuição da acidez em fibroblastos, um tipo celular comum no tecido conjuntivo.
Com suporte da FAPESP, a pesquisa foi publicada na revista Biosensors . As luciferases são enzimas encontradas em organismos bioluminescentes e geram luz ao oxidar a luciferina, um composto essencial para o processo. O gene da luciferase em estudo foi descoberto em 2006 por Vadim Viviani, coordenador do Laboratório de Bioquímica e Tecnologias Bioluminescentes da UFSCar, e a enzima foi clonada em 2011.
De acordo com Vanessa Bevilaqua, primeira autora do artigo e pós-doutoranda na Faculdade de Ciências Médicas e da Saúde da PUC-SP, "mudanças de pH dentro da célula são indicativas de processos como homeostase, proliferação e morte celular. Nossa técnica tem um grande potencial para o estudo de doenças e toxicidade de fármacos".
O projeto foi realizado em colaboração entre os laboratórios da UFSCar e da PUC-SP, também com o apoio da FAPESP. Outras luciferases testadas anteriormente apresentaram limitações, como a produção de luz muito avermelhada e baixa mudança de cor em temperaturas adequadas para células mamíferas (36°C). A nova luciferase foi otimizada para ser mais expressa em células de mamíferos, oferecendo uma amplitude maior de mudança de cor, maior estabilidade e intensidade luminosa.
Nos testes, o grupo conseguiu capturar imagens da bioluminescência com câmeras de fotodetecção e até mesmo com a câmera de um smartphone. O brilho intenso das luciferases se manteve visível por até 12 horas, permitindo o uso da cor da luz para indicar pH dentro de células, o que pode indicar estresse celular ou outros efeitos relacionados à acidez. Esse avanço é considerado inédito e totalmente desenvolvido no Brasil.
O trabalho está inserido no projeto "Desenvolvimento de insumos bioluminescentes para imunoensaios, análises ambientais e bioimagem" , também apoiado pela FAPESP. Outros coautores incluem Gabriel Pelentir, doutorando na UFSCar, e Moema Hausen, professora da PUC-SP.
Histórico das pesquisas revela que, em estudos anteriores, os pesquisadores testaram a luciferase de outro vagalume, do gênero Macrolampis, que ao ser aplicada em células de mamíferos não apresentou a estabilidade e a eficácia necessárias. Além disso, durante a pandemia, o grupo desenvolveu um imunoensaio utilizando a luciferase de Amydetes vivianii para detecção do COVID-19 , que brilha ao entrar em contato com anticorpos contra o SARS-CoV-2.
Com essas inovações, o laboratório na UFSCar, que já possuía infraestrutura única para estudos de bioluminescência, agora se destaca na realização de testes em células de mamíferos, ampliando as possibilidades de pesquisa em bioensaios de toxicidade de fármacos, efeitos de biomateriais em células humanas e novos métodos de estudo de células cancerígenas.
O artigo "Selection and Engineering of Novel Brighter Bioluminescent Reporter Gene and Color-Tuning Luciferase for pH-Sensing in Mammalian Cells" está disponível para leitura em: MDPI
Informações da Agência FAPESP