Novo Método Encontra Biomarcador

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Novo método encontra biomarcador para doença
inflamatória intestinal
Primeira autora Emily C. Gentry, PhD, foi uma pesquisa de pós-doutorado no Dorrestein Lab na UC San
Diego.
Nos últimos anos, a pesquisa de microbioma começou a mudar seu foco dos próprios micróbios para as
moléculas que produzem. Afinal, são essas moléculas que interagem diretamente com as células
humanas para influenciar a saúde de uma pessoa. Mas tentar identificar quais moléculas estão sendo
feitas pelo microbioma de uma pessoa é bastante desafiador. Um estudo típico de metabolômica só
pode caracterizar cerca de 10% dos dados moleculares de uma amostra de microbioma humano.
Em um novo estudo publicado em 5 de dezembro de 2023 na Nature, especialistas em microbioma da
Universidade da Califórnia em San Diego estrear uma nova abordagem que eles chamam de “reverso
metabolômica”. A técnica combina síntese orgânica, ciência de dados e espectrometria de massa para
entender melhor quais moléculas estão sendo secretadas pelo microbioma e como elas afetam a saúde
humana.
Em sua primeira aplicação de metabolômica reversa, os cientistas encontraram centenas de moléculas
que nunca haviam sido observadas no corpo humano antes. Usando esses novos dados, eles foram
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capazes de identificar uma nova assinatura metabolômica para a doença inflamatória intestinal (DII). Os
autores dizem que essas moléculas podem um dia servir como um biomarcador para diagnosticar DII, ou
como um potencial alvo terapêutico para ajudar a tratar a doença.
“Sabemos que o microbioma é importante, mas não sabemos que tipos de moléculas os micróbios
produzem ou quão influentes são no corpo humano”, disse Pieter C. Dorrestein, PhD, professor da
Escola Skaggs de Farmácia e Ciências Farmacêuticas da UC San Diego. “A metabolômica reversa nos
ajuda a avaliar se moléculas específicas podem ser encontradas nas amostras, prever quais micróbios
as estão produzindo e relacionando essas assinaturas metabolômicas à saúde e à doença”.
Em um estudo típico de metabolômica, os pesquisadores usarão uma ferramenta chamada
espectrometria de massa para procurar diferentes moléculas em uma amostra. Nesta técnica, cada
molécula tem seu próprio “código de barras” pelo qual pode ser identificado. Ainda assim, os cientistas
precisam saber o que esses códigos de barras representam para descrever o conteúdo de uma amostra,
o que continua sendo um desafio.
No novo estudo, pesquisadores do Dorrestein Lab adotaram uma abordagem para trás. Primeira autora
Emily C. Gentry, PhD, agora professor assistente da Virginia Tech, usou a síntese orgânica para primeiro
produzir milhares de moléculas sintéticas diferentes de quatro classes de interesse e, em seguida,
definiu cada um de seus códigos de barras.
Os pesquisadores então utilizaram dados metabolômicos publicamente disponíveis, incluindo os
coletados anteriormente através da Crohn’s & Colitis Foundation, e procuraram os novos códigos de
barras desses dados. Os resultados revelaram que 145 dos ácidos biliares sintetizados estavam
presentes em amostras biológicas de dados públicos, dos quais 139 nunca haviam sido descritos antes.
“Se você ler um livro de biologia, nenhuma dessas moléculas estará nela”, disse Dorrestein. “Não só
eles são novos para a nossa compreensão da fisiologia humana, eles são inteiramente novos para a
ciência, o que é bastante surpreendente.”
Gentry e seus colegas compararam as assinaturas metabolômicas de amostras de diferentes
populações de pacientes e encontraram uma forte associação entre uma classe sintetizada de
moléculas microbianas – bile em meio a – e IBD. Essa associação foi então validada em várias coortes,
apoiando a ideia de que essas moléculas provavelmente estão envolvidas na patologia da DII.
Olhando mais de perto, os cientistas notaram que certos bile entretidas estavam elevados em pacientes
com doença de Crohn especificamente quando tinham sintomas ativos, mas este não era o caso de
pacientes com colite ulcerativa. Padrões como estes poderiam um dia ser usados para ajudar a
diferenciar e diagnosticar tipos específicos de DII.
Os pesquisadores então começaram a explorar como essas moléculas podem estar influenciando a
saúde intestinal. Experimentos adicionais mostraram que vários compostos de amidato biliar podem
promover a inflamação intestinal por função de células T disreguladoras. Por exemplo, um composto
microbiano produziu um aumento de seis vezes de uma citocina chave conhecida por estar envolvida na
patogênese da doença de Crohn.
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“Estamos usando síntese orgânica e ciência de dados para entender melhor como nossos corpos
funcionam em um nível molecular”, disse Gentry. “Somos também um dos primeiros estudos a descobrir
novas moléculas humanas usando dados de metabolômica disponíveis publicamente. Conforme mais
dados metabolômicos se tornam públicos disponíveis, a metabolômica reversa se tornará ainda mais
informativa.
Os autores dizem que as moléculas que descreveram podem um dia inspirar novas terapêuticas para o
tratamento da DII. Por exemplo, os pacientes podem ser tratados com pílulas contendo micróbios vivos
que secretam moléculas específicas, ou drogas que inibem as enzimas com as quais essas moléculas
associadas à doença interagem.
“Esta é uma conquista notável derivada de nossa iniciativa de nutrição de precisão, na qual o Dr.
Dorrestein demonstrou anteriormente que a metabolômica reversa poderia identificar metabólitos
alimentares associados à gravidade da doença em pacientes com DII ”, disse Andrés Hurtado-Lorenzo,
PhD, vice-presidente sênior de Pesquisa Translacional e IBD Ventures da Fundação Crohn e Colitis.
“Agora, este trabalho inovador progrediu ainda mais para descobrir novos metabólitos que têm potencial
para aplicações diagnósticas e terapêuticas na DII”.
Os co-autores do estudo incluem: Morgan Panitchpakdi, Pedro Belda-Ferre, Marvic Carrillo Terrazas,
Hsueh-han Lu, Simone Zuffa, Julian Avila-Pacheco, Damian R. Plichta, Allegra T. Qualidade do ar em
Aron, Mingxun Wang, Alan K. Jarmusch, Mashette Syrkin-Nikolau, Brigid Boland, Amy Hemperly, Niels
Vande Casteele, Hiutung Chu, Rob Knight e Dionicio Siegel na UC San Diego; Stephanie L. Collins,
Fuhua Hao e Andrew D. Patterson na Universidade Estadual da Pensilvânia; Allison K. Stewart e Erin S.
Baker na Universidade Estadual da Carolina do Norte; Tingting Yan e Frank J. Gonzalez nos Institutos
Nacionais de Saúde; Hera Vlamakis, Clary B. Clish e Ramnik J. Xavier no Broad Institute of MIT e
Harvard; e Ashwin N. Ananthakrishnan no Hospital Geral de Massachusetts.
O estudo foi financiado, em parte, pelos Institutos Nacionais de Saúde (grant R01GM107550,
R01AI67860, U01 DK119702, R00DK110534, P30ES025128, P42ES027704, P42 ES031009,
T32DK007202 e ES103363-01), o Centro de Metabolite Microbital Colaborativo (grantEspectrometria de
Massa (gratuita P41GM103484), um acordo de cooperação com a Agência de Proteção Ambiental dos
Estados Unidos (STAR RD84003201), o Departamento de Saúde da Pensilvânia, a Fundação Tombros,
as Academias Nacionais de Ciências, a Fundação Gordon e Betty Moore e as Bolsas de Pós-Graduação
do Instituto Médico Howard Hughes.
O material neste comunicado de imprensa vem da organização de pesquisa de origem. O conteúdo
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