Por Patrícia Machado Pinto 19/08/21

A Biologia Molecular, fruto da junção de conhecimentos de genética, bioquímica e biologia celular, é uma ferramenta que revolucionou o estudo taxonômico e a compreensão da história evolutiva dos organismos, e são cada vez mais frequentes pesquisas que relacionam a Biologia Molecular às estratégias de diagnóstico e terapêutica. A investigação biomédica concentrada na identificação e determinação da estrutura molecular, que caracteriza determinados estados fisiológicos ou alterações patológicas, gera novas possibilidades de detecção e cura de enfermidades. Isso impacta diretamente a vida e o bem-estar do ser humano. Essa tecnologia é mundialmente utilizada e cada vez mais supre a necessidade da área médica com testes diagnósticos eficientes e rápidos.

O diagnóstico laboratorial de doenças infecciosas baseia-se normalmente no isolamento do organismo patogênico e identificação morfológica em microscopia óptica, testes bioquímicos de detecção de atividade enzimática, ou ainda de crescimento em meios de cultura seletivos. Contudo, alguns problemas relacionados a metodologias consideradas padrão ouro de diagnóstico, como a demora na obtenção do resultado e, em alguns casos, imprecisão da análise, podem comprometer o início da terapia adequada contra o patógeno.

A PCR (reação em cadeia da polimerase, do inglês Polymerase Chain Reaction) é uma das técnicas mais utilizadas em Biologia Molecular de doenças infecciosas, devido a sensibilidade e especificidade superiores às da cultura celular e à possibilidade de exame direto, complementando o diagnóstico tradicional, colaborando de forma positiva, uma vez que guia o tratamento específico para o microrganismo identificado.

O método Real-Time PCR (ou qPCR) é utilizado com frequência como ferramenta para diagnóstico de microrganismos patogênicos, por ser  rápido e permitir a detecção múltipla de sequências-alvo em uma mesma amostra (qPCR Multiplex). Essa metodologia apresenta alta reprodutibilidade, precisão e acurácia diagnóstica, além de produzir resultados quantitativos, que são importantes para acompanhamento de evolução clínica e infecciosa, além de avaliação de eficácia terapêutica. Logo, as técnicas moleculares podem contribuir para o diagnóstico precoce com alta sensibilidade, mesmo quando o patógeno investigado está presente em quantidades extremamente baixas (10 a 100 cópias de DNA). Para doenças com alto potencial de disseminação é de suma importância que o resultado do diagnóstico seja ágil, uma vez que quanto mais precoce for o diagnóstico da doença, melhor o prognóstico do paciente e mais eficazes serão as medidas de redução da disseminação na comunidade.

As técnicas de biologia molecular permitem não só o diagnóstico, mas também a caracterização das linhagens e distinção entre as cepas, podendo elucidar entre ocorrência de recidivas ou de novas infecções. Dessa forma, contribuem também para estudos de epidemiologia molecular, essenciais para a compreensão da patogênese e virulência do patógeno. O diagnóstico molecular é inovador, tendo como principal vantagem a redução do tempo de execução e de análise. Diferentes patologias que afligem a humanidade têm sido beneficiadas com o desenvolvimento de testes moleculares de diagnóstico.

As metodologias moleculares apresentam como vantagem, também, a viabilização aos laboratórios de maior rapidez para reconhecer um patógeno de cultivo trabalhoso ou que se apresenta em reduzida quantidade na amostra clínica, além da capacidade de reduzir o tempo de detecção do agente ao evitar a janela imunológica, tempo em que os testes sorológicos não têm sensibilidade para detectar a soroconversão do paciente.

Técnicas moleculares como a PCR são métodos importantes para detectar agentes etiológicos de infecção, pois não requerem o cultivo do microrganismo causal, dependendo apenas da habilidade para detectar a assinatura genômica do microrganismo. Além disso, possuem uma maior sensibilidade quando comparados a ensaios imunológicos e métodos de coloração.

O desenvolvimento rápido e disponibilidade de uma variedade de novas tecnologias moleculares proporcionam uma série de opções para o diagnóstico preciso e rápido de doenças de diferentes naturezas.

Doenças genéticas raras, cujos fenótipos patológicos e resultados dos diagnósticos genéticos sugerem serem causadas por alteração em um único gene específico, predominantemente são abordadas pela tecnologia tradicional. Porém, nem sempre a relação do quadro clínico (fenótipo) do paciente com as informações genéticas (genótipo) é direta e conclusiva. Nestes casos, é necessária a análise individual de cada caso e de cada mutação, principalmente no caso de mutações únicas para cada família. O sequenciamento do exoma (o conjunto de todas as regiões codificadoras – éxons – do DNA humano), na pesquisa e no ambiente clínico, mostrou-se uma importante ferramenta para o estudo e descoberta de novos genes relacionados a doenças raras que antes não eram detectados em outras abordagens. A implementação do Sequenciamento de Nova Geração (NGS), que é o sequenciamento direto e paralelo de bilhões de moléculas de DNA, aumentou consideravelmente a escala e a resolução das análises, revolucionando o diagnóstico molecular das doenças raras. O NGS tornou possível a análise simultânea de múltiplos genes, a obtenção de resultados mais rápidos e com custos inferiores comparativamente à análise sequencial dos mesmos genes.

Atualmente, o NGS, usando diferentes abordagens metodológicas, possibilita o estudo do genoma, do exoma, de genes individuais ou de painéis multigênicos (NGS-PMG), estes últimos podendo ser especificamente concebidos para o estudo molecular de doenças raras. O NGS contribui para aumentar a taxa de diagnóstico, confirmando-se um maior número de casos que era baseados apenas no diagnóstico clínico, o que tem implicações diretas no aconselhamento genético para a prevenção da doença genética na família. No âmbito do câncer hereditário, a identificação da base molecular contribui para melhorar a vigilância/acompanhamento clínico e respectivos tratamentos.

A aplicação das técnicas moleculares para o diagnóstico tem demonstrado ser altamente efetiva, principalmente para doenças cujo diagnóstico precoce e diferencial é decisivo no sucesso do tratamento, ou ainda de patologias com etiologia de difícil detecção. Os diagnósticos moleculares podem ser utilizados em diversos campos, como nas áreas da clínica humana ou veterinária, nos testes de paternidade, em testes de histocompatibilidade, em oncologia, em investigações forenses, no diagnóstico de doenças infecciosas, entre outros. 

Referências: 

Molecular Diagnostic Testing in Clinical and Public Health Laboratories. CDC. Centers for Disease Control and Prevention. Disponível em: https://www.cdc.gov/labquality/molecular-methods.html.

Genomics and Precision Health Topics. CDC. Centers for Disease Control and Prevention.Disponível em: https://www.cdc.gov/genomics/disease/genomic_diseases.htm.

Pathogen Genomics. CDC. Centers for Disease Control and Prevention. Disponível em: https://www.cdc.gov/genomics/pathogen/index.htm.