por Allcrom
Um Avanço na Amostragem de Sangue Capilar para Estudos Multiômicos – Parte 2
Utilização de microamostras de sangue e dispositivos acoplados ao corpo para traçar perfil de alterações de saúde
Na primeira parte desta série apresentamos o trabalho pioneiro de microamostragem e pesquisas ômicas de Michael Snyder, PhD, e sua equipe de pesquisa no Snyder Lab da Universidade de Stanford. Descrevemos como eles combinaram dados de microamostras de sangue e dispositivos acoplados ao corpo para rastrear mudanças de saúde associadas ao estilo de vida.
Esta é a segunda parte da série, na qual examinamos como os pesquisadores de Stanford desenvolveram um ensaio multiômico que lhes permitiu medir mais de 2.000 biomarcadores em apenas duas pontas VAMS® de 20 µL em cada Dispositivo de microamostragem Mitra®.
Os analitos medidos incluíram Metabólitos Polares, Lipídios e Proteínas/Peptídeos, bem como Hormônios e Biomarcadores inflamatórios.
Nesta matéria, também examinamos dois estudos pilotos do grupo de Stanford que geraram dados ômicos significativos. Um dos estudos foi um desafio que envolvia uma bebida nutricional entre os participantes do estudo que estavam em jejum. O segundo foi um estudo aprofundado de perfis multiômicos de dados coletados de voluntários, usando dispositivos acoplados ao corpo durante um período de sete dias.
Análise Fluxômica ou Análise de Fluxo Metabolômico em Multiômicos
O termo Fluxômica descreve uma série de abordagens diferentes para determinar a taxa de reações metabólicas, seja através de monitoramento em tempo real (tecnicamente desafiador) ou através de amostragem de sangue repetida e rápida durante um curto período de tempo (por exemplo, durante várias horas).
Embora o artigo de estudo de Snyder e outros pesquisadores, publicado em uma edição de janeiro de 2023 da Nature Biomedical Engineering, não faça referência ao termo “Fluxômica”, os autores mencionam “análise de fluxo metabolômico”, que é essencialmente a mesma ideia.
O termo Fluxômica descreve uma série de abordagens diferentes para determinar a taxa de reações metabólicas, seja através de monitoramento em tempo real (tecnicamente desafiador) ou através de amostragem de sangue repetida e rápida durante um curto período de tempo (por exemplo, durante várias horas).
Embora o artigo de estudo de Snyder e outros pesquisadores, publicado em uma edição de janeiro de 2023 da Nature Biomedical Engineering, não faça referência ao termo “Fluxômica”, os autores mencionam “análise de fluxo metabolômico”, que é essencialmente a mesma ideia.
O termo Fluxômica descreve uma série de abordagens diferentes para determinar a taxa de reações metabólicas, seja através de monitoramento em tempo real (tecnicamente desafiador) ou através de amostragem de sangue repetida e rápida durante um curto período de tempo (por exemplo, durante várias horas).
Embora o artigo de estudo de Snyder e outros pesquisadores, publicado em uma edição de janeiro de 2023 da Nature Biomedical Engineering, não faça referência ao termo “Fluxômica”, os autores mencionam “análise de fluxo metabolômico”, que é essencialmente a mesma ideia.
Estudos de Casos Multiômicos
Estudo de caso 1: Respostas fenotípicas ao consumo de bebida nutricional (Ensure®)
Duas microamostras Mitra-VAMS® foram coletadas de cada um dos 28 participantes em 5 pontos de tempo (0, 30, 60, 120 e 240 min).
Após o primeiro ponto de coleta, todos os participantes consumiram uma bebida nutricional (Ensure) para verificar como o influxo de conteúdo nutricional impactou suas vias bioquímicas.
Seis métricas de resposta metabolômica foram criadas, incluindo Carboidratos, Lipídeos, Aminoácidos, Insulina, FFA associados à sensibilidade à Insulina e Citocinas para monitorar a resposta imune e inflamatória.
Após o processamento dos dados, os pesquisadores detectaram 768 analitos, incluindo 560 Metabólitos, 155 Lipídios e 54 Citocinas.
Usando um teste de classificação de Wilcoxon, de todos os Metabólitos e Lipídios que foram aumentados como resultado do consumo da bebida, a maioria atingiu o pico em 60-120 min antes de retornar à linha de base em 240 min.
De acordo com um teste ANOVA, 99 de 560 Metabólitos, todos os 155 Lipídios e 7 de 54 Citocinas mudaram significativamente. Os pesquisadores concluíram: “Esses resultados demonstram que a análise multiômica de microamostras pode ser usada para medir a resposta metabólica para uma bebida nutricional”.
Usando a lógica difusa como uma análise de agrupamento C-Means, os pesquisadores determinaram que três agrupamentos em 5 pontos de tempo se comportaram de maneira diferente, mostrando diferentes padrões de cinética.
Como esperado, os componentes da bebida foram detectados no sangue (50%); dos 21 principais metabólitos detectados, 17 também foram incluídos no conteúdo da bebida.
Outras observações foram que tanto o Peptídeo C quanto a Insulina (envolvidos com a regulação da glicose) estavam aumentados, bem como a Leptina (envolvida com uma sensação de saciedade).
Os marcadores pró-inflamatórios diminuíram rapidamente com o consumo, indicando que o shake pode ter propriedades anti-inflamatórias.
Embora não estatisticamente significativo, parecia haver uma tendência em que os indivíduos com resistência à insulina estavam no grupo que respondeu mais rapidamente ao efeito da bebida.
Observou-se uma enorme heterogeneidade entre os indivíduos.
Isso destacou a necessidade de microamostragem para monitorar aqueles com LDLs e A1c elevados, o que os pesquisadores indicaram que seria importante para o gerenciamento nutricional futuro personalizado.
Estudo de Caso 2: Perfilando o Fisioma Comparando Dados Múltiplos e de Dispositivos Acoplados ao Corpo
- Estudo de Caso 2: Um voluntário usando um smartwatch Fitbit® para medir continuamente pulso, passos e sono, bem como um dispositivo de monitoramento de glicose Dexcom, foi regularmente amostrado com dispositivos de microamostragem Mitra® ao longo de 7 dias.
A frequência de coleta com o Dispositivo Mitra® foi a cada 30 minutos de intervalo, então um total de 98 amostras foram coletadas. - A frequência de coleta com o Dispositivo Mitra® foi a cada 30 minutos de intervalo, então um total de 98 amostras foram coletadas.
- Mais de 2.000 analitos foram detectados nas mesmas categorias de analitos que no primeiro estudo, resultando em mais de 200K medições bioquímicas mais os dados de monitoramento contínuo.
- Ao alternar a quantidade de Carboidratos nos alimentos em dias específicos, os dados ômicos poderiam revelar a concentração dos Carboidratos consumidos.
- Assim como no estudo anterior, componentes encontrados em uma bebida matinal foram identificados a partir dos extratos de sangue seco nas pontas VAMS®.
- Quando um analgésico era consumido durante 4 dias, o grupo poderia capturar a farmacocinética (PK) do fármaco, indicando uma aplicação potencial para o uso desta técnica para personalizar a PK de fármacos terapêuticos.
- Os pesquisadores foram capazes de determinar que o hormônio do estresse, o cortisol, não pareceu se correlacionar com os padrões esperados entre os dias, sugerindo a necessidade de uma amostragem de maior frequência.
- Os pesquisadores também determinaram que várias Citocinas pró-inflamatórias foram elevadas ao longo de 3 dias, o que pode ter indicado uma infecção assintomática ou outro estressor. Eles destacaram o poder da amostragem frequente para a detecção precoce da doença.
- Os dados indicaram que diferentes classes lipídicas apresentaram padrões circadianos distintos e não foram impulsionadas pelo consumo de alimentos.
- Em termos de uso de dados advindos de dispositivos acoplados ao corpo para prever mudanças moleculares: Das 2.223 moléculas que foram detectadas, 447 (a maioria das quais eram Lipídios) se correlacionaram com os dados coletados dos dispositivos de monitoramento contínuo. Por exemplo, os triglicerídeos foram correlacionados com os dados da frequência cardíaca.
- Ao otimizar ainda mais os dados, os pesquisadores mostraram que a Glicose se correlacionou mais com Citocinas (portanto, resposta imune) e Peptídeos C. As vias de coagulação sanguínea se correlacionaram com a frequência cardíaca, bem como outras coisas.
- Os pesquisadores concluíram que as relações causais poderiam ser validadas por meio de experimentos futuros.
- Estudo de Caso 2: Um voluntário usando um smartwatch Fitbit® para medir continuamente pulso, passos e sono, bem como um dispositivo de monitoramento de glicose Dexcom, foi regularmente amostrado com dispositivos de microamostragem Mitra® ao longo de 7 dias.
Resumo dos Autores no Estudo Multiômico
- Os estudos mostraram o potencial para estudos de biomarcadores dinâmicos abrangentes em larga escala.
- Os estudos mostraram o potencial de medir dados multiômicos usando microamostragem de sangue para medicina e saúde personalizadas, descoberta de biomarcadores e monitoramento terapêutico de drogas (TDM).
- Mais dados poderiam ser coletados se o DNA celular, RNA e epigenomas também fossem incorporados.
- Uma limitação do segundo estudo foi que era apenas um n=1, então uma coorte maior mostraria padrões mais generalizados.
- Os pesquisadores concluíram: “No geral, acreditamos que a abordagem de microamostragem multiômica oferece uma oportunidade promissora de integração com dados de dispositivos portáteis para melhorar a assistência médica de precisão”.
Comentários
Imagine um futuro em que um dispositivo portátil, acoplado ao corpo, detecta uma mudança preocupante na frequência cardíaca de uma pessoa e, em seguida, aconselha o usuário a coletar imediatamente uma amostra de sangue capilar para ser enviada para um laboratório. A análise no laboratório para precisão na amostragem de sangue temporal pode então permitir a intervenção e a detecção precoce da doença, ou uma mudança na medicação. Este é apenas um exemplo de como as abordagens multiômicas que estão sendo exploradas por pesquisadores no Snyder Lab de Stanford podem ser aplicadas.
Este trabalho na Universidade de Stanford demonstrou o poder de combinar dispositivos portáteis com microamostragem de sangue volumétrica para a análise de uma enorme quantidade de dados úteis para cuidados de saúde de precisão.
Nos anos seguintes, essa tecnologia ficará mais sofisticada, mas ainda há vários obstáculos a serem superados. Um obstáculo inclui descobrir como gerenciar um volume tão grande de dados de milhões de indivíduos. No entanto, é notável o que pode ser medido a partir de apenas uma pequena gota de sangue coletada da ponta de um dedo e o potencial que ela tem para mudar a medicina personalizada para melhor.
Encontre a Parte 1 deste estudo aqui: https://www.allcrom.com.br/um-avanco-na-amostragem/
Para saber mais sobre o Dispositivo Mitra® e sua aplicabilidade entre em contato com [email protected]