BiosensTel - Biossensor eletroquímico para a deteção de biomarcador da telomerase, para uma oncologia de precisão

Objetivo temático: Objetivo 3 dos ODS: Saúde e bem-estar Objetivo 12 dos ODS: Produção e consumo responsáveis Objetivo 10 dos ODS: Redução das desigualdades

Área Científica: Ciências Exactas

Síntese do Projeto: Os processos que controlam a estrutura e a integridade dos telómeros representam um elemento-chave na biologia do cancro e os biomarcadores teloméricos podem representar uma mudança de paradigma na deteção desta doença mortal. A subunidade catalítica TERT da telomerase é expressa apenas nas células tumorais, sendo inativa nas células somáticas normais. Os níveis de TERT determinam de forma qualitativa e quantitativa a atividade da telomerase, que é considerada um biomarcador valioso. No entanto, a sua deteção por técnicas de biologia molecular é cara, laboriosa, demorada e requer biólogos altamente treinados, conduzindo a desigualdades socioeconómicas no diagnóstico do cancro. A nanotecnologia tem um enorme potencial de impacto no desenvolvimento de novos dispositivos para a deteção de biomarcadores tumorais. Dada a falta de dispositivos automatizados miniaturizados, portáteis, de baixo custo e com resposta rápida, sensível e seletiva, os biossensores eletroquímicos receberam uma atenção especial no diagnóstico e terapêutica médica. O desenvolvimento de sensores eletroquímicos para a deteção do biomarcador TERT é de extrema relevância; contudo, os avanços científicos etecnológicos nesta área têm sido travados pela falta de compreensão dos mecanismos moleculares dos telómeros na interface com os transdutores eletroquímicos. O objetivo de BiosensTel é satisfazer esta necessidade médica e social, através do desenvolvimento de um biossensor miniaturizado e portátil, capaz de detetar de forma rápida o biomarcador TERT, ideal para testes no local de atendimento (POC), para ser usado como ferramenta de diagnóstico e prognóstico em medicina personalizada. O projeto está dividido em duas partes, seguindo os objetivos específicos:

1 – Determinar a estrutura e função dos telómeros na interface eletrificada sólido-líquido,

2 – Desenvolver um biossensor eletroquímico miniaturizado para a deteção do biomarcador TERT.

Na primeira parte do projeto, as modificações estruturais e a interação do ADN telomérico com a proteína TERT da telomerase serão estudadas in situ, em tempo real e ao nível molecular, utilizando microscopia de força atómica (AFM), voltametria, espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS), microbalança de cristal de quartzo (QCM) e técnicas complementares. Os resultados irão ter um impacto positivo imediato, preenchendo uma lacuna crítica na compreensão da estrutura, integridade e função dos telómeros na superfície de transdutores eletroquímicos. O conhecimento adquirido acerca da biologia dos telómeros na superfície dos elétrodos será utilizado para desenvolver um biossensor eletroquímico composto por um filme de ADN telomérico nanoestruturado, auto-montado em elétrodos de carbono, usando estratégias de imobilização de baixo-para-cima, que combinam o uso de ambientes controlados de potencial, temperatura e catiões, com a modificação do elétrodo por materiais nanoestruturados (NSMs). A correlação entre os resultados obtidos através de diferentes técnicas permitirá o ajuste da morfologia e da estrutura da superfície do elétrodo para necessidades específicas. O ADN telomérico atuará como sonda de reconhecimento para as moléculas TERT alvo, sendo a deteção realizada por voltametria e impedância. O biossensor será miniaturizado em elétrodos de carbono serigrafados (SPCEs), testado e otimizado, de acordo com o método de deteção eletroquímica com melhor resposta analítica. O carácter inovador do projeto consiste no desenvolvimento dum biossensor que reproduzirá em escala nanométrica a biologia molecular do telómero, para detetar um biomarcador proteómico atualmente inacessível à eletroquímica. A captura do analito TERT pelo ADN sonda irá simular um sistema simplificado ADN telomérico-telomerase reativada, como nas células tumorais. O biossensor portátil, descartável e de baixo custo proposto será relevante para a saúde pública porque diminuirá o tempo de triagem do biomarcador, essencial para diagnóstico e tratamento precoce (ODS 3), diminuindo as desigualdades socioeconómicas (ODS 10). Utilizará consideravelmente menos quantidade de amostra e levará menos tempo para analisar quando comparado com os métodos tradicionais, garantindo um consumo sustentável de reagentes e reduzindo a geração de resíduos (ODS 12). Impacto global: BiosensTel representará um passo em frente no esforço nacional e global no controlo do cancro, contribuindo para a deteção de biomarcadores proteómicos clinicamente relevantes que podem melhorar o diagnóstico, prognóstico e resultado terapêutico da doença, sendo uma área prioritária de interesse estratégico nacional. Os resultados obtidos terão um impacto positivo em nanomedicina, proporcionando um quadro generalizável para o rastreio de novos biomarcadores e a identificação de novos alvos para desenvolvimento clínico. Estudos preliminares apoiam a viabilidade do projeto e a equipa tem um histórico comprovado de sucesso no desenvolvimento e aplicações de biossensores eletroquímicos.

Área de intervenção: Ciências Químicas

Investigador Responsável na UC: Ana Maria Chiorcea Paquim

Unidade Orgânica UC: ICNAS

Instituição Financiadora/Gestora: FCT

Programa de Financiamento: PTDC 2023 – PeX

Período de execução: 20/02/2025 a 19/08/2026

Custo total elegível (EUR): 49 999,98 €

Apoio financeiro público nacional: 49 999,98 €

Técnico do Projeto: Catarina Gomes

Contacto: catarina.gomes@uc.pt | Ext:210009