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Tecnologia de detecção por fluorescência específica para patógenos no tratamento preciso da otite externa
Contexto
A otite externa, ou infecção do ouvido externo, está entre as três condições médicas mais comuns tratadas por veterinários [1]. Os métodos diagnósticos atuais concentram-se na citologia do ouvido, o exame microscópico de células, tradicionalmente realizado por veterinários e, mais recentemente, por programas de inteligência artificial [2]. Embora a citologia forneça resultados sobre a quantidade e a classe geral dos micróbios presentes, ela não consegue identificar as espécies microbianas específicas responsáveis pela infecção.
A resolução citológica afeta profundamente a resposta dos veterinários. Entre 70% e 80% dos tratamentos veterinários prescritos para otite externa utilizam agentes antimicrobianos de amplo espectro, contendo misturas de medicamentos antibacterianos e antifúngicos [3]. O uso desnecessário ou excessivamente amplo de antimicrobianos pode contribuir para a resistência antimicrobiana, criando pressão seletiva para organismos resistentes. Isso representa um problema significativo para a abordagem “One Health”, já que organismos resistentes e o uso de antimicrobianos afetam a saúde animal, humana e ambiental [4]. Além disso, se a medicação inicial não for eficaz, os pacientes com infecções resistentes necessitam de consultas adicionais, antimicrobianos adicionais ou um tratamento mais prolongado, o que aumenta os custos para os proprietários. Embora os exames laboratoriais possam atingir algum nível de especificidade, o processo é demorado e pode ser afetado por tratamentos antimicrobianos anteriores [5].
A resistência antimicrobiana está presente em cães de companhia em taxas alarmantes: 38% a 50% para infecções caninas comuns, como S. pseudointermedius e P. aeruginosa [6]. Assim, diagnósticos e tratamentos específicos para patógenos microbianos oferecem aos veterinários a possibilidade de prescrever tratamentos direcionados e bem fundamentados, tornando-os gestores mais responsáveis do uso de antimicrobianos.
Metodologia
Este ensaio empregará um sistema de preparação de amostras em duas etapas e detecção bioquímica multiplex (Figura 1).
Uma amostra de swab auricular será inicialmente suspensa em uma solução tampão de ácido 4-(2-hidroxietil)-1-piperazinaetanosulfônico (HEPES) contendo 0,1% a 0,5% de docusato de sódio para solubilizar o material ceruminoso. A composição completa do tampão, o pH, a concentração e o tempo de incubação serão otimizados utilizando amostras de cerume canino para maximizar a recuperação microbiana e, ao mesmo tempo, minimizar a interferência na detecção posterior.
A amostra processada será então distribuída por uma grade de diagnóstico contendo zonas distintas de detecção química. Cada zona conterá um substrato específico que será transformado, na presença do patógeno, por sua enzima característica. Se um determinado patógeno estiver presente, suas enzimas clivarão o substrato para produzir um sinal fluorescente distinto que pode ser interpretado sob luz ultravioleta. Para Malassezia pachydermatis, por exemplo, o oleato de 4-metilumbeliferilo servirá como substrato fluorogênico. Na presença de M. pachydermatis, a lipase característica da levedura hidrolisará o substrato, produzindo 4-metilumbeliferona fluorescente. Para testar a presença de Staphylococcus pseudintermedius, um substrato de fibrinogênio poderia explorar a atividade coagulase da bactéria [7]. A Pseudomonas aeruginosa será detectada seletivamente por meio de um substrato fluorogênico ativado pela β-alanil aminopeptidase [8].
O desenvolvimento se concentrará na otimização da intensidade do sinal, do tempo de reação, da sensibilidade e da reatividade cruzada, utilizando isolados de otite externa canina. O desempenho será comparado com a citologia e com a identificação convencional baseada em cultura.
Figura 1. Representação visual passo a passo da metodologia do ensaio diagnóstico proposto, que inclui (1) coleta de uma amostra por esfregaço auricular, (2) colocação do esfregaço na solução tampão, (3) a transferência da amostra processada para a placa de diagnóstico, (4) a espera pela ocorrência das reações bioquímicas e (5) a visualização dos resultados sob uma luz ultravioleta portátil.
Resultados
A compreensão dos resultados do ensaio requer a análise das propriedades químicas de seus componentes e a utilização de estudos prévios específicos para cada patógeno. Espera-se que a combinação da solução tampão HEPES com a baixa concentração de docusato de sódio remova efetivamente os resíduos da amostra e preserve a atividade enzimática nas etapas subsequentes. Como surfactante aniônico, espera-se que o docusato de sódio interaja com o cerume rico em lipídios para remover resíduos. O tampão HEPES, devido às suas propriedades zwitteriônicas, provavelmente manterá o pH do sistema de forma que as enzimas presentes nos micróbios mantenham sua função e possam participar das reações fluorogênicas.
Substratos fluorogênicos direcionados a enzimas, como a β-alanil aminopeptidase, já demonstraram a viabilidade da detecção rápida de P. aeruginosa em amostras clínicas humanas [8]. Portanto, espera-se que a aplicação de substratos e princípios fluorogênicos semelhantes às causas microbianas mais comuns da otite externa produza resultados positivos. Na Figura 2, as cores azul, laranja, verde e vermelho indicam a presença dos respectivos micróbios: M. pachydermatis, S. pseudointermedius, P. aeruginosa e S. canis. Os painéis não controle, que são brancos, indicam a ausência do micróbio de interesse. Espera-se também que a classificação quantitativa da presença microbiana seja obtida utilizando a escala tradicional (1+ para baixa até 4+ para extremamente alta), na qual o grau de fluorescência é proporcional ao número de micróbios da espécie em teste [9]. Isso torna o ensaio uma tecnologia promissora que mantém as capacidades quantitativas dos métodos citológicos atuais e oferece um novo enfoque específico para patógenos.
Figura 2. Um modelo do ensaio diagnóstico, mostrado com exemplos de resultados positivos para cada teste específico para patógeno.
Implicações futuras
Os ensaios específicos para patógenos são essenciais para combater o aumento da resistência antimicrobiana e proporcionar aos pacientes um tratamento eficaz desde o início da infecção. Essa tecnologia aumentará a demanda por medicina de precisão, levando a um ponto de inflexão na indústria farmacêutica. A identificação dos micróbios causadores da infecção incentivará as empresas farmacêuticas a produzir medicamentos específicos para cada patógeno como alternativas aos atuais agentes de amplo espectro [3]. A demanda de mercado por medicamentos para infecções de ouvido deve aumentar de US$ 833,8 milhões em 2026 para US$ 1,14 bilhão até 2030 [10].
Figura 3. Aumento da demanda de mercado por tratamentos para infecções de ouvido no mercado de cuidados veterinários para animais de companhia de 2020 a 2030 [10].
Além disso, essa tecnologia representa um passo proativo na saúde animal. Um estudo epidemiológico constatou que 24% dos cães com otite externa apresentam infecções recorrentes, apesar do tratamento inicial com soluções antimicrobianas tópicas [11]. Ao identificar os microrganismos causadores da infecção desde o primeiro surto, o ensaio específico para patógenos proposto não apenas trata as infecções atuais, mas também previne infecções futuras. A rapidez do ensaio reduz o tempo de recuperação dos pacientes, aumenta o bem-estar animal e diminui o número de consultas de acompanhamento para os proprietários, permitindo, consequentemente, que os veterinários atendam mais pacientes. Portanto, essa tecnologia representa uma transição essencial para tornar a medicina mais precisa, responsável e preparada para os desafios que se avizinham.
Referências
[1] Neal, S. V., Rudmann, D. G., & Corps, K. N. (2025). Inteligência artificial na patologia clínica veterinária — Uma introdução e revisão. Veterinary Clinical Pathology, 54(Suplemento 2), S13–S29. https://doi.org/10.1111/vcp.70012
[2] Bloch, R. A., Herrmann, I., Swafford, B., & Rhea, S. (2026). Prescrição veterinária e uso pelos proprietários de produtos tópicos para os ouvidos e antimicrobianos em participantes do Estudo ao Longo da Vida do Golden Retriever com otite externa nos EUA (2012–2023). Revista da Associação Americana de Medicina Veterinária, 264(1), 1–8. https://doi.org/10.2460/javma.25.05.0318
[3] Centros de Controle e Prevenção de Doenças. (16 de abril de 2024). Resistência antimicrobiana em pessoas e animais. https://www.cdc.gov/one-health/php/stories/ar-in-people-and-animals.html
[4] Perego, R., Spada, E., Martino, P. A., & Proverbio, D. (2020). Avaliação diagnóstica de um teste de ponto de atendimento para cultura e testes de sensibilidade microbiana em infecções dermatológicas caninas na prática clínica. Veterinary World, 13(3), 521–529. https://doi.org/10.14202/vetworld.2020.521-529
[5] Prošić, I., Vejnović, B., Mišić, D., Radalj, A., Nikšić, A., Aksentijević, K., Radojičić, M., Gajdov, V., Ilić, M., Matić, N. M., & Krnjaić, D. (2026). Padrões de resistência aos antibióticos de bactérias isoladas de infecções cutâneas e auriculares em cães na Sérvia. Antibiotics, 15(1), 21. https://doi.org/10.3390/antibiotics15010021
[6] Sewid, A. H., Hassan, M. N., Ammar, A. M., Bemis, D. A., & Kania, S. A. (2018). Identificação, clonagem e caracterização da coagulase de Staphylococcus pseudintermedius. Infection and Immunity, 86(8), e00027-18. https://doi.org/10.1128/IAI.00027-18
[7] Váradi, L., Hibbs, D. E., Orenga, S., Babolat, M., Perry, J. D., & Groundwater, P. W. (2016). Sondas fluorogênicas ativadas por β-alanil aminopeptidase para a identificação rápida de Pseudomonas aeruginosa em amostras clínicas. RSC Advances, 6(64), 58884–58892. https://doi.org/10.1039/C6RA12875K
[8] Yin, Q., Nie, M., Diwu, Z., Zhang, Y., Wang, L., Yin, D., & Li, L. (2020). Estabelecimento e aplicação de um novo método analítico baseado em fluorescência para a detecção rápida de bactérias viáveis em diferentes amostras. Analytical Methods, 12, 3933–3943. https://doi.org/10.1039/D0AY01247E
Este ensaio é uma excelente candidatura à Bolsa de Estudos da Stanford Advanced Materials de 2026.
Biografia do autor
Siraj Gandhi é um estudante do terceiro ano de Ciências Biológicas, com especialização em Fisiologia Animal, na Universidade de Cornell. Siraj aspira se tornar um veterinário, com foco em utilizar sua experiência clínica e de pesquisa para desenvolver novas tecnologias que melhorem a vida de animais de companhia e de vida selvagem. Após diversos estágios em clínicas veterinárias em seu estado natal, Nova Jersey, em Nova York, na Guatemala e na Tailândia, ele espera abordar as lacunas na medicina veterinária e na abordagem “One Health” que continuam a afetar animais e pessoas. Em particular, Siraj tem como objetivo combater a resistência antimicrobiana e promover o avanço da medicina de precisão. No início deste ano, ele apresentou o OtiVance, uma tecnologia rápida de diagnóstico no local de atendimento que identifica os micróbios específicos presentes em infecções de ouvido em cães, no Hackathon de Saúde Animal da Universidade de Cornell. Tendo conquistado o primeiro lugar na categoria “Maior Potencial Financeiro e de Mercado”, Siraj está determinado a levar sua ideia, o OtiVance, à fase de desenvolvimento, na esperança de causar um impacto duradouro na área.
