Durante o ano letivo 2018/2019 a equipa constituída pelos alunos, Berke Santos, Pedro Cortez e Tomás Carneiro desenvolveu um projeto científico, o qual teve a parceria da FCT. Este projeto visou o desenvolvimento de um kit, não invasivo, que consiga avaliar e (semi)quantificar a presença de um biomarcador da Aflatoxina B₁ (AFB₁), um tipo específico de micotoxina, da família das aflatoxinas), denominado AKR7A3, em amostras de urina humana.

Este projeto foi apresentado no Concurso Nacional Jovens Cientistas e Investigadores e na Mostra Nacional da Ciência, que se realizou na Alfândega do Porto, entre 30 de maio e 1 de junho de 2019. Nesta mostra o projeto foi avaliado por um júri constituído por especialistas e investigadores. Pela inovação e relevância do trabalho, o projeto foi distinguido com o 2.º grande prémio, tendo sido ainda selecionado para representar Portugal na EUCYS (European Union Contest for Young Scientists; https://eucys.eu/), que vai ter lugar em Sofia, na Bulgária, entre 13 e 18 de setembro de 2019.

 Resumo do projeto: “Mycotoxins, a major problem”

https://eucys.eu/projects-2019/mycotoxins-a-major-issue/

As micotoxinas são pequenos compostos, macroscopicamente indetetáveis, que consistem em produtos secundários do metabolismo de fungos. Podem fomentar o desenvolvimento de várias doenças e, no limite, até provocar a morte. Por isso, é crucial haver um diagnóstico prévio de uma possível contaminação.

Este projeto permitiu desenvolver um kit, não invasivo, que permita avaliar e (semi)quantificar a presença de um biomarcador da Aflatoxina B₁ (AFB₁), um tipo específico de micotoxina, da família das aflatoxinas), denominado AKR7A3, em amostras de urina humana. AKR7A3 é um enzima, que participa nas vias metabólicas de desintoxicação de uma contaminação causada por AFB₁.

O procedimento de deteção escolhido baseia-se numa metodologia semelhante a um Membrane Based Antibody Array, um procedimento de deteção colorimétrico, que se centra na utilização de um conjunto de anticorpos específicos para efetuar a deteção de biomarcadores em soluções biológicas.

Da esquerda para a direita: Pedro Cortez, Tomás Carneiro e Berke Santos.

“Estamos muito motivados e entusiasmados (com uma ligeira dose aconselhada de nervosismo) em participar nesta edição do EUCYS. Sabemos que esta oportunidade é muito boa e, por isso, queremos aproveitá-la ao máximo e dar o nosso melhor.” 

Agradecimento:

Este projeto não seria possível de se realizar a sem a parceria, o apoio incondicional e supervisão das Professoras Ana Luísa Carvalho, Angelina Palma e do Professor José Paulo Mota, docentes na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade NOVA de Lisboa.

A disponibilidade demonstrada, as aprendizagens transmitidas e a orientação que prestaram foram determinantes para o desenvolvimento do projeto. Estamos muito gratos. 

Mycotoxins: a major problem. Creation and development of an easy-to-use kit for detection of AKR7A3 in human urine samples

Berke Duarte; Pedro Cortez; Tomás Carneiro – Year 12 Students at Colégio Valsassina

João Gomes – Teacher of Biology at Colégio Valsassina

Abstract

Mycotoxins are small, macroscopically undetectable compounds, which consist of by-products of fungal metabolism. These by-products often develop during the transportation and preservation of different consumables – such as dried fruits and vegetables. Once a contaminated product is ingested, the levels of mycotoxins increase, exponentially, in the body, since this compound is not naturally produced by animals and humans. Therefore, mycotoxins may cause various diseases and, in some extreme cases, the death of contaminated individuals. For this same reason, we believe that it is essential to develop an easy and effective method that enables the detection of some of these toxins in our body.

This project’s main purpose is to create a non-invasive, practical and easy-to-use kit, which is able to detect the presence of a biomarker of Aflatoxin B1 (a type of mycotoxin) – entitled AKR7A3 – in the human urine. AKR7A3 is an enzyme that acts in response to the presence of Aflatoxin B1 in the body. The detection procedure chosen for the kit is similar to a Membrane Based Antibody Array, a colorimetric procedure that uses a set of Antibodies to detect biomarkers and other substances, such as enzymes and proteins, in various biological samples.

In order to create, develop and optimize the AKR7A3 detection kit, this project is divided into eight different steps: (1) – choose and study the substance that the kit has to detect (in this case the AKR7A3 enzyme); (2) – order the different chemical reagents necessary for the detection procedure; (3) – review different and pre-existing procedures similar to ours (4) – print capture antibodies and BSA proteins (as negative control) on to the nitrocellulose membrane; (5) – use detection Antibodies and TMB Substrate to complete the detection step – this step should also be repeated with AKR7A3 peptide samples; (6) – verify the whole procedure one more time with urine samples; (7) – design a 3D Model of the detection kit; (8) – final assembly.

All experimental steps, mentioned above, were completed with success: the procedure was optimized (e.g. regarding the volumes needed for each detection reagent); the functionality of the kit was proven (using positive control samples), therefore being able to detect AKR7A3; and the 3D modelled kit, which also includes an instructions manual, was already designed and printed.

All in all, this project aims to improve the detection of AKR7A3 and, at the same time, apply it to an organic fluid which is not usually analyzed, directly, through a colorimetric technique.

Keywords: Aflatoxin B1; AKR7A3; Colorimetric; Kit; Mycotoxins; Fungi