Pesquisadores do Centro de Medicina Individualizada e da Divisão Reumatológica da Mayo Clinic desenvolveram um algoritmo de aprendizado pioneiro que pode prever a atividade da artrite reumatoide em um paciente. O algoritmo analisa metabólitos bioquímicos - os produtos do metabolismo corporal - no sangue.

“Obter medições rápidas, confiáveis e moduláveis que permitam prever a evolução clínica da atividade da doença é uma importante necessidade ainda não atendida dos pacientes com artrite reumatoide”, afirma Jaeyun Sung, biólogo computacional do Centro de Medicina Individualizada e coautor do estudo. Sung desenvolve metodologias de análise computacional para entender a complexa relação entre organismos microbianos e o metabolismo e a saúde imunológica humanos. 

O estudo, que foi publicado no periódico Arthritis Research & Therapy, consolida a base para o monitoramento da progressão da artrite reumatoide e da inflamação sistêmica utilizando apenas amostras de sangue. As descobertas fornecem direcionamento para o potencial desenvolvimento futuro de testes clínicos laboratoriais e diagnósticos digitais que aprimorem a medicina de precisão para pacientes com artrite reumatoide.

A artrite reumatoide é uma doença crônica e autoimune caracterizada por inflamações e dores nas articulações, que podem eventualmente evoluir para erosão da cartilagem e dos ossos, deformação das juntas e perda de mobilidade. Essa complexa doença afeta quase 1,3 milhões de pessoas nos Estados Unidos.

Sung diz que o estudo ajuda a explicar porque os sintomas diferem significativamente entre os pacientes com artrite reumatoide, o que por sua vez torna o tratamento tão difícil.

“Nós recorremos ao sangue, porque ele tem o potencial de fornecer um tesouro de biomarcadores inéditos para acessar não apenas a atividade da doença, mas também os subgrupos clínicos, os fatores de risco e os indicadores de resposta de tratamento que complementam os testes laboratoriais padrão atuais”, explica Sung.

John Davis III, reumatologista clínico da Divisão Reumatológica da Mayo Clinic com interesse especial em artrite inflamatória, explica que a atividade da artrite reumatoide de um paciente não é perceptível somente através dos sintomas. Ele afirma que a incorporação de previsões interpretáveis poderia melhorar o tratamento clínico da artrite reumatoide. Davis é coautor do estudo.

“Nosso estudo destaca a importância de se investigar quais funções bioquímicas são alteradas durante o início e a progressão da doença”, explica Davis. “Para isso, plataformas de metabolômica podem apresentar oportunidades únicas na descoberta de novos biomarcadores”.

Utilizando a inteligência artificial para prever a atividade da artrite reumatoide

Para o estudo, Sung e Davis realizaram uma análise metabolômica com seu algoritmo de aprendizado em 128 amostras de plasma de pacientes com artrite reumatoide. Metabolômica é o estudo em ampla escala de pequenas moléculas - conhecidas como metabólitos - dentro das células, biofluidos e tecidos. Os níveis de metabólitos no sangue são influenciados por diversos fatores, incluindo genética, inflamação, dieta e até o microbioma intestinal.

Os pesquisadores identificaram 33 metabólitos que dividem pacientes de dois grupos contrastantes de atividade da doença. Curiosamente, vários desses metabólitos identificados foram associados em estudos anteriores à efeitos pró ou anti-inflamatórios na artrite reumatoide.

“Nós descobrimos que os metabólitos no sangue eram diferentes entre pacientes com atividade mais alta ou mais baixa da doença”, explica Sung. “Então, basicamente, isso significa que dependendo da atividade da AR de um paciente - se eles estão em remissão ou na outra ponta do espectro, possivelmente sofrendo com muita dor -, eles possuem diferentes bioquímicos circulando em seu sangue. Alguns eram moléculas do tipo que você não quer muitas no seu corpo, mas outros eram do tipo que você deseja manter. Essa observação nos levou a questionar se o perfil bioquímico do sangue é capaz de prever a pontuação de atividade da doença de um paciente”.

Em seguida, os investigadores encontraram 51 metabólitos que estavam significativamente associados ao Disease Activity Score-28 (Pontuação de Atividade da Doença), ou DAS28-CRP, que é o índice padrão que mede a atividade da doença em pacientes com artrite reumatoide. Esses metabólitos foram identificados depois de realizado o controle de idade, sexo e histórico de medicação.

“A metabolômica pode filtrar quase 1000 metabólitos, o que é um número muito alto para manter o controle”, afirma Davis. “Ao afunilar essa lista a um painel de 51 metabólitos, nós obtivemos uma previsão razoável do DAS28-CRP em ambos coortes de descoberta e validação. Nosso estudo é o primeiro a utilizar as características bioquímicas de um perfil metabolômico para prever a atividade quantitativa da doença”.

Unindo esforços para melhorar o resultado dos pacientes

Os pesquisadores acreditam que o estudo realça a necessidade da parceria entre biólogos computacionais e profissionais clínicos para resolver problemas complexos na medicina. Eles enfatizam a importância da criação de ferramentas data-driven que funcionem como companheiras confiáveis para um clínico, ao invés de uma tecnologia que substitua o seu julgamento.

Sung e Davis esperam que suas descobertas possam inspirar futuros estudos sobre como inflamação e dor na artrite reumatoide estão relacionadas ao metabolismo fisiológico. Além disso, este trabalho oferece um vislumbre promissor no que diz respeito ao diagnóstico da atividade de artrite reumatoide somente através do sangue, com o objetivo geral de realizar avaliações precisas de maneira rápida, barata e minimamente invasiva.

“O sangue fornece uma grande janela para o entendimento de doenças, especialmente em casos em que as biópsias dos tecidos inflamados não são facilmente acessíveis”, diz Sung. “E se nós pudéssemos obter todas as informações necessárias de um paciente com apenas uma gota de sangue? Então, junto com o paciente, o clínico poderia examinar seu painel digital e perceber qualquer princípio de sinal de alerta ou áreas que podem ser melhoradas através da dieta ou medicação. Na Mayo, estamos no caminho certo em direção ao aprimoramento da medicina individualizada para pacientes com AR”.

Financiamento

O trabalho foi financiado em parte pelo Centro de Medicina Individualizada Mayo Clinic, e por Mark E. e Mary A. Davis para o Centro de Medicina Individualizada Mayo Clinic.

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