AGUARELA BIOQUÍMICA E COVID-19

 

SARS-Cov-2, ilustração de D. Goodsell

Que ambiente molecular encontraríamos se conseguíssemos ver o interior de uma célula á escala atómica? Que hora de ponta bioquímica existe na agitação molecular característica dos processos biológicos vitais? Será que o conhecimento entretanto acumulado desde a formulação da teoria celular (que diz que a unidade fundamental de todos os seres vivos é a célula) em 1830, por Schleiden e Schwann, nos permite ter uma ideia, mais ou menos precisa, desse ambiente? Se sim, como o poderemos retratar para que possa ser visto pelos nossos olhos nano e micro-míopes?

De facto, desde que a ureia foi sintetizada em laboratório por Friedrich Woehler, em 1828, derrubando assim a teoria vital (a de que os compostos orgânicos só podiam ser sintetizados no interior de seres vivos), a cartografia biomolecular da célula foi sendo preenchida e detalhada com um número espantosos de moléculas e iões diferentes. Mais do que um inventário e catalogação de aglomerados moleculares e iónicos, o conhecimento das propriedades e físico-químicas dessas nuvens electrónicas intrinsecamente nucleadas por protões e neutrões (e outros ões sub-nucleares) em diversas combinações, tem permitido a construção de modelos e de simulações do que acontece a um nível biomolecular.

O poder de cálculo útil com que as tecnologias informáticas e de computação nos têm brindado nas últimas décadas (anos) contribuiu e permitiu, de forma decisiva, para a modelação e simulação de interacções moleculares com significado e funcionalidade biológicas.

Exemplos desta confluência, entre o saber bioquímico e a informática, são as bases de dados que passaram a desaguar imagens em aplicativos nos desktops, laptops, mobiles, etc. De entre elas, o RCSB Protein Data Bank (PDB) (http://www.rcsb.org/pdb/home/home.do), banco de dados sobre estruturas tridimensionais de proteínas e ácidos nucleicos, de domínio público e livre acesso, é disso exemplo incontornável. Mais de 170 mil estruturas biomoleculares estão ali depositadas e à espera de serem visualizadas.

Um ritual do sítio do PDB é o da publicação mensal de uma estrutura biomolecular seleccionada e desenhada pelo médico/artista molecular David S. Goodsell (http://mgl.scripps.edu/people/goodsell/). Desde Janeiro de 2000 (ou seja desde o último ano do século passado) que, mensalmente, Goodsell nos brinda com as suas aguarelas bioquímicas. Utilizando uma técnica de pintura que relembra o cloisonismo (técnica de pintura desenvolvida no último quartel do século XIX, primeiramente denominada por Edouard Dujardin, aquando do “Salão dos Independentes” ocorrido em Paris em Março de 1988, e caracterizada por gradações de uma mesma cor delimitadas por traços escuros), Goodsell consegue transmitir-nos a tridimensionalidade das estruturas moleculares sobre suporte bidimensional (o monitor, a folha de papel) e, assim, torna mais intuitiva a percepção da relação estrutura função, natureza essencial da Biologia Molecular e Bioquímica.

De facto, é preciso uma grande capacidade de abstracção e imaginação espacial para conseguir aprender estruturas e relações que funcionam devido à sua interacção tridimensional no tempo, em suportes bidimensionais. O recurso a animações 3D e vídeos que hoje começam a ser comuns no ensino da Bioquímica, parece ser um caminho interessante a percorrer. Contudo, enquanto estas novas e atractivas plataformas baseadas em tecnologia “new media” não se democratizam com qualidade e rigor científico, as representações tradicionais tenderão a ser o material de referência.

Neste contexto, o trabalho desenvolvido por Goodsell, pelo menos desde 1991, na comunicação de conhecimento bioquímico e biológico através de aguarelas adquiriu estatuto de espaço próprio e de tendência representativa nesta área.  

Também por isso é que o seu livro “The Machinery of Life”, editado primeiramente  pela Springer em 1993, e reeditado em 2009 pela mesma editora (ISBN: 978-0-387-84924-9), é um marco das boas e frutíferas relações entre arte e ciência. No seu livro, David Goodsell alia a sua arte pictórica e o seu conhecimento bioquímico para nos apresentar instantes de um mundo biomolecular denso em diversidade e nos guiar através dos processos moleculares subjacentes à vida. Mas Goodsell não se limita só a representar as diferentes biomoléculas, seus agregados funcionais e estruturas intracelulares com cores diferentes e matizadas para uma perspectiva em profundidade. Mais do que isso, utiliza a vastíssima informação analítica sobre a composição quantitativa e qualitativa das moléculas e átomos da vida, disponível nas inúmeras fontes de informação registadas em suportes celulósicos e electrónicos, para nos dar retratos dos fenómenos biológicos a nível molecular respeitando a demografia da miríade de componentes que participa na aventura da vida.

A estrutura tridimensional do Sars-Cov-2, que causa a doença pandémica COVID-19, foi determinada em 2020 e Goodsell não podia deixar de o ilustrar com a sua arte. É essa ilustração do novo coronavírus que aqui se apresenta.

António Piedade

Imagem: Créditos D. Goodsell.

QUE TESTES EXISTEM PARA O NOVO CORONAVÍRUS SARS-COV-2?

Modelo tridimensional do coronavírus SARS-CoV-2 VISUAL SCIENCE

(Artigo primeiramente publicado na imprensa regional de todo o pais.)

Testar, testar, testar. Tem sido esta uma das palavras de ordem enunciada repetidamente pela Organização Mundial da Saúde. De facto, uma das formas de parar a propagação do novo coronavírus SARS-CoV-2, causador da COVID-19, é a de detectar o mais rápido possível as pessoas infectadas e isolá-las de forma a parar a transmissão na comunidade. Que testes existem para o efeito? Existem pelo menos três testes para detectar a presença do novo coronavírus. Um detecta o seu material genético, outro detecta a presença de anticorpos que tenham sido produzidos pelo sistema imunitário de uma pessoa infectada e um terceiro, mais recente, detecta pequenas partículas virais (por exemplo as espículas do capsídeo proteico) que são designadas por antigénios, por serem capazes de desencadear uma resposta imunitária no hospedeiro.

Cerca de duas semanas depois de o SARS-CoV-2 ter sido identificado pela primeira vez, na China, cientistas chineses conseguiram mapear o código genético deste novo coronavírus. Este conhecimento, que foi partilhado a nível mundial no prenúncio da colaboração científica sem precedentes à escala global que se tem verificado, permitiu, quase de imediato, desenvolver um teste de biologia molecular que permite detectar a presença de material genético do vírus no corpo humano. Os cientistas estavam preparados para o fazer, pois a estratégia de detecção subjacente foi sendo desenvolvida para outros vírus há décadas, baseada na utilização da técnica bioanalítica de PCR (sigla inglesa para a recção em cadeia da polimerase, desenvolvida em 1983 por Kary Mullis, o que lhe valeu o prémio Nobel em 1993).

Como funciona este teste? Com a ajuda de uma zaragatoa apropriada, é retirada uma amostra de secreções e células epiteliais do nariz ou da parte posterior da garganta do suspeito. A zaragatoa com a amostra do exsudado biológico é colocada num tudo adequado e esterilizado, que contem uma solução que evita a sua degradação. O tubo com a amostra é de seguida enviado para um laboratório certificado, onde será efectuado primeiramente um tratamento que inactiva os vírus eventualmente presentes. Isto é importante para evitar que acidentes de contaminação possam acontecer com o pessoal de laboratório. Depois, o conteúdo da amostra é tratado com reagentes próprios que extraem o material genético que existe no vírus (no caso do SARS-CoV-2, o material genético é constituído por uma cadeia simples de RNA). Como o material genético existirá em pequenas quantidades, é preciso amplificá-lo para que possa ser detectado, se eventualmente presente. E isto é feito através da reacção em cadeia da polimerase (PCR), um processo cíclico que pode demorar várias horas. Numa determinada fase deste processo, é adicionado um marcador fluorescente que se liga ao material genético. O resultado é depois analisado medindo a fluorescência presente. Se esta tiver uma determinada intensidade significativa, isso é indicador de que existiam coronavírus na amostra retirada da pessoa testada e que ela está infectada com vírus activos. O teste é então dito positivo. Ressalve-se que, como acontece em todos os testes laboratoriais, este também apresenta uma certa incerteza, que pode chegar, segundo alguns estudos recentes, até aos 11%. Ou seja, em 100 testes efectuados, 11 podem ser falsos positivos ou negativos. Mas é o melhor que temos até agora a nível de testes de biologia molecular para detectar directamente a presença do SARS-CoV-2 numa determinada pessoa.

O segundo tipo de testes referido é aquele que é designado por teste serológico. O objectivo deste teste é o de tentar identificar a presença de anticorpos que tenham sido desenvolvidos pelo sistema imunitário de uma pessoa que tenha estado infectada com o SARS-CoV-2. Este tipo de teste é mais útil numa fase posterior da infecção, uma vez que o sistema imunitário de uma “pessoa normal” “precisa” de cerca de 5 a 10 dias após o contágio, para produzir anticorpos em número suficiente para poderem ser detectados de forma quantitativa ou qualitativa. A análise neste tipo de teste serológico é mais rápida do que a do tipo de teste descrito anteriormente, não precisa de ser realizada num laboratório de biologia molecular, podendo gerar resultados em cerca de menos de uma hora. São testes de diagnóstico ditos rápidos!

Quando realizado numa amostra representativa da população, este teste serológico pode dar informações sobre a taxa de exposição ao vírus de uma população e, consequentemente, servir de base para o conhecimento da evolução epidemiológica da doença e assim orientar, científica e adequadamente, as autoridades de saúde nos seus esforços para atenuar ou aumentar as medidas de confinamento social.

Este teste é efectuado a partir de uma pequena amostra de sangue de uma pessoa. Os testes são desenhados para detectarem a presença de anticorpos específicos dos tipos IgM e IgG para o SARS-CoV-2. De uma forma muito simples, podemos dizer que a presença de anticorpos do tipo IgM significa que a pessoa ainda se encontra numa fase precoce da infecção, enquanto que a presença de anticorpos do tipo IgG e ausência de IgM específicos para este coronavírus pode indicar que a pessoa teve contacto com o vírus mas já não estará infectada. Em relação à COVID-19, este padrão de seroconversão entre IgM e IgG ainda não está completamente estabelecido, não se sabendo bem quanto tempo os anticoporpos do tipo IgG permanecem no organismo e se conferem uma potencial imunidade natural contra o SARS-CoV-2. A exactidão deste tipo de teste serológico continua a ser estudado, estando em causa quer a sua sensibilidade em detectar pessoas infectadas, quer a sua especificidade às estirpes circulante de SARS-CoV-2 o que condiciona a percentagem de falsos positivos e negativos.

O terceiro tipo de teste acima referido foi desenvolvido ainda mais recentemente e detecta, de forma mais rápida do que o primeiro, a presença do vírus numa pessoa eventualmente infectada. É recolhida na mesma com uma zaragatoa um exsudado do nariz ou da parte posterior da garganta. A amostra é sujeita a um tratamento de forma a fragmentar as proteínas dos vírus que possam estar presentes. Os fragmentos proteicos virais resultantes são depois testados por interacção com anticorpos monoclonais desenvolvidos especificamente para antigénios do SARS-CoV-2.  Este tipo de teste pode ser realizado fora do laboratório, por exemplo no consultório de um médico ou numa triagem hospitalar, o resultado qualitativo (positivo ou negativo) é obtido em cerca de 15 minutos e dá a indicação de a pessoa estar, ou não, infectada com o novo coronavírus. Apesar de ser muito mais impreciso do que o teste molecular que identifica a presença de material genético, este tipo de teste à presença de antigénios virais tem a vantagem da sua rapidez permitir isolar de imediato um potencial suspeito. Um resultado positivo poderá ter de ser confirmado pelo teste genético e não é sinal de imunidade para o SARS-CoV-2.

Estes testes de diagnóstico rápido, menos onerosos também por não necessitarem de laboratórios de biologia molecular e poderem ser efectuados por pessoal não especializado, apesar de menos precisos, podem ser ferramentas essenciais e valiosos na monitorização da exposição e circulação do vírus SARS-CoV-2 na comunidade e permitir avaliar a tão desejada “imunidade de grupo” de uma dada população.

Por fim, e por agora, dizer que estes cinco meses de “convivência” pandémica com esta nova doença permitiu-nos apreender a compreendê-la e trata-la melhor na frente hospitalar, mesmo ainda sem medicamentos específicos e na ausência de uma vacina eficiente e protectiva que poderá tardar a estar disponível apesar dos enormes esforços de cooperação interlaboratorial a nível mundial.

Temos de aprender a conviver com este vírus que, tudo indica, se tornará endémico, veio para ficar entre nós, num equilíbrio difícil entre a prevenção pelo princípio da precaução e o restabelecimento de uma normalidade de convivência social. A ciência está a dar e dará respostas seguras, que os políticos necessitam para fundamentar as suas decisões de saúde pública, mas precisa para isso de tempo para corrigir eventuais erros e dissipar dúvidas e incertezas inerentes ao próprio método científico. É preciso ser humilde e dizer que ainda há muitas coisas que não sabemos sobre a COVID-19 e sobre a evolução futura da pandemia.

Protejam-se e protejam os outros. É que a pandemia ainda não terminou!

António Piedade