Salto gigante no diagnóstico de doenças do fígado

Salto gigante no diagnóstico de doenças do fígado

Os micróbios das fezes facilitam um diagnóstico desafiador

LA JOLLA—A doença hepática crônica representa um grande problema global de saúde pública, afetando cerca de 844 milhões de pessoas, de acordo com a Organização Mundial da Saúde. Está entre as principais causas de mortalidade na Austrália, Reino Unido e Estados Unidos. Ao mesmo tempo, é difícil de administrar e não há terapia hepática antifibrótica aprovada pela FDA. O microbioma – uma coleção complexa de micróbios que habitam o intestino – pode ser um indicador inesperado de saúde. Agora, uma equipe colaborativa de cientistas do Salk Institute e da UC San Diego criou uma nova ferramenta de diagnóstico baseada em microbioma que, com a precisão dos melhores médicos, identifica rápida e economicamente a fibrose hepática e a cirrose em mais de 90% das vezes em pacientes humanos.

O método não invasivo depende de um algoritmo para analisar amostras de fezes de pacientes - que contêm vestígios do que vive no intestino - e pode levar a melhores resultados de tratamento e atendimento ao paciente para doenças hepáticas, conforme detalhado on-line em 30 de junho de 2020 em Cell Metabolism.

“O microbioma é um sensor vivo dinâmico de pequenas mudanças na saúde e na doença do corpo e, como tal, fornece uma leitura precisa da saúde do corpo”, diz Salk Professor Ronald Evans, co-autor correspondente e titular da cadeira March of Dimes. “Por ser um diagnóstico rápido e de baixo custo, pode ser algo que se torne amplamente utilizado, principalmente nas muitas áreas que carecem de clínicas e médicos especializados. Simplificando, pode ser uma verdadeira virada de jogo, com implicações mundiais.”

A doença hepática gordurosa não alcoólica (DHGNA) é a principal causa de doença hepática crônica em todo o mundo e pode progredir para fibrose e cirrose hepática e potencialmente câncer, à medida que o fígado começa a sofrer cicatrizes e morte celular. Mas faltam ferramentas de diagnóstico para fibrose hepática e cirrose. As biópsias são invasivas e podem perder regiões lesionadas do fígado, e as ressonâncias magnéticas são caras e muitas vezes não estão disponíveis nas áreas rurais. Para enfrentar esses desafios, a equipe de pesquisa explorou o microbioma como forma de atender à necessidade urgente de um novo teste para identificar pacientes em risco.

“Buscamos desenvolver um teste universal e não invasivo para fibrose hepática e cirrose com base em uma 'assinatura do microbioma' da doença”, diz Michael Downes, cientista sênior da equipe Salk e coautor do estudo.

Em colaboração com cientistas do Departamento de Medicina da UC San Diego, a equipe otimizou um método computacional chamado aprendizado de máquina para descobrir uma assinatura complexa de doença com base em 19 espécies bacterianas presentes nas amostras de fezes de um grupo de pacientes. A assinatura é composta por diferentes quantidades de bactérias, criando uma impressão digital universal para identificar fibrose e cirrose hepáticas. O estudo incluiu 163 amostras clínicas de familiares saudáveis ​​e doentes para identificar variáveis ​​indicativas de doença hepática.

Usando dados do perfil genético do microbioma e de metabólitos das amostras de fezes, os pesquisadores descobriram uma assinatura do microbioma que foi associada a um diagnóstico de cirrose com 94% de precisão. A assinatura do microbioma também pode determinar o estágio da fibrose hepática, o que pode permitir que os médicos classifiquem os pacientes com base no estágio da doença e melhorem as estratégias de tratamento.

“Essas descobertas demonstram que é possível usar o aprendizado de máquina para identificar uma assinatura universal que pode ser usada para diagnóstico preciso de uma doença, como cirrose hepática”, diz Tae Gyu Oh, primeiro autor do artigo e pesquisador de pós-doutorado na Laboratório Evans. “Os padrões que encontramos refletem a complexidade do microbioma e como a saúde intestinal provavelmente afeta a doença”.

Os pesquisadores então aplicaram sua assinatura de microbioma a duas populações independentes de pacientes da China e da Itália. A assinatura da equipe pode identificar com precisão a cirrose em mais de 90% dos pacientes, o que valida o poder e a precisão do algoritmo em diferentes genéticas e dietas.

“É notável que uma assinatura do microbioma intestinal derivada de pacientes residentes no sul da Califórnia para cirrose tenha sido capaz de prever a cirrose em duas coortes independentes residentes na China e na Itália. Ele fala sobre as novas descobertas que ainda precisam ser realizadas no papel do microbioma intestinal para diagnosticar e estratificar o risco de doenças hepáticas ”, diz Rohit Loomba, co-autor e diretor do NAFLD Research Center da UC San Diego School. de Medicina. “Acho que o poder de usar o microbioma como ferramenta de diagnóstico está apenas começando a ser percebido.”

No futuro, os cientistas examinarão o nexo causal entre o microbioma e a doença hepática, testando se a restauração de partes do microbioma leva à regressão da doença ou a remoção de certas bactérias a piora. A equipe também espera que essa abordagem possa ser usada para caracterizar doenças adicionais, como doença inflamatória intestinal, câncer de cólon, Alzheimer e outras doenças que podem ser afetadas por um microbioma desregulado.

Outros pesquisadores no papel foram Ting Fu, Ruth T. Yu e Annette R. Atkins de Salk; Susy M. Kim, Cyrielle Caussy, Shirin Bassirian, Seema Singh, Egbert V. Madamba, Ricki Bettencourt, Lisa Richards, Manuela Raffatellu, Pieter C. Dorrestein, David A. Brenner, Claude B. Sirlin e Rob Knight da UC San Diego; e Jian Guo e Tao Huan da Faculdade de Ciências da Universidade da Colúmbia Britânica.

Este trabalho foi apoiado por doações do National Institutes of Health (P42ES010337, HL088093, DK057978, HL105278, ES010337); o Instituto Médico Howard Hughes; o Salk Institute Cancer Center (CA014195); a Fundação NOMIS; a Fundação Leducq; Subsídios para Serviços de Saúde Pública (AI126277, AI114625, AI145325); o Centro de Imunologia da Mucosa, Alergia e Vacinas da Universidade de Chiba-UCSD; o Departamento de Pediatria da UCSD; o Burroughs Wellcome Fund; NIEHS (5P42ES010337); NCATS (5UL1TR001442); NIDDK (U01DK061734, R01DK106419, P30DK120515, R01DK121378); e DOD PRCRP (W81XWH-18-2-0026). O conteúdo é de responsabilidade exclusiva dos autores e não representa necessariamente as opiniões oficiais dos Institutos Nacionais de Saúde

DOI: 10.1016 / j.cmet.2020.06.005