Um Avanço na Amostragem de Sangue Capilar para Estudos Multiômicos
por Allcrom
Parte 1: Abordagem Multiômica Desbravada pela Universidade de Stanford
Em janeiro de 2023, um grupo de pesquisa liderado por Michael Snyder, PhD, em Stanford Medicine, na Califórnia, publicou um artigo na Nature Biomedical Engineering sobre sua abordagem de pesquisa multiômica (incluindo dados combinados de amostras de sangue e de dispositivos portáteis). O artigo, intitulado “Microamostragem multiômica para a caracterização de alterações de saúde associadas ao estilo de vida,” demonstrou o enorme potencial de obtenção de dados multiômicos úteis a partir de apenas duas microamostras Mitra®
de 10 µL por ponto de amostragem, eliminando a necessidade de flebotomia em tais estudos.
A pesquisa foi um sucesso e os autores concluíram que a abordagem de microamostragem multiômica “oferece uma oportunidade promissora de integração com dados de dispositivos portáteis, colocados junto ao corpo, para melhorar a assistência
médica de precisão”.
Um Dispositivo Mitra® pode ser usado por praticamente qualquer pessoa, a qualquer hora e em qualquer lugar para amostragem
de sangue capilar.
Novas Abordagens de Pesquisa para um Estilo de Vida em Transformação Acelerada
O ritmo da ciência e da tecnologia está se movendo a uma velocidade incrível. De fato, acredita-se que nossas vidas serão transformadas na próxima década ou mais na mesma medida em que as revoluções industrial e da internet impactaram as vidas das gerações passadas. Esta transformação resulta principalmente do aumento dos grandes volumes de informações e da inteligência artificial que influenciam todos os elementos das nossas vidas.
Como resultado, veremos grandes desenvolvimentos em muitos campos, incluindo biologia, medicina, engenharia e testes clínicos. Os grandes volumes de dados e o espantoso progresso das tecnologias analíticas vão nos permitir personalizar e modernizar os testes clínicos possibilitando-nos dessa forma, acompanhar o rápido progresso nos tratamentos personalizados, como a terapia para câncer CAR-T Cell e outros grandes avanços médicos.
A Microamostragem Pode Transformar os Testes Clínicos: Uma Nova Maneira de Monitorar a Saúde
Nos próximos anos, existe o desejo de deixar de lado os exames de sangue tradicionais usando vários tubos de sangue líquido. Os exames de sangue tradicionais geralmente medem analitos únicos ou pequenos painéis de moléculas referenciados em relação a valores populacionais para ajudar a diagnosticar e/ou monitorar doenças.
Em vez disso, espera-se que a ciência clínica transite para testes longitudinais, medicina preventiva e personalizada, onde serão coletados dados do “multiome” (genoma múltiplo; especialmente um transcriptoma e epigenoma relacionado) de indivíduos ao longo de suas vidas. O multiome de um indivíduo fornecerá uma estrutura para a compreensão de sua saúde básica de “bem-estar” em comparação com indicadores de doenças ou condições que afetam seu estado de saúde.
A grande promessa dessa abordagem é que as análises multiômicas, em combinação com ‘dados ao vivo’ obtidos de dispositivos portáteis acoplados ao corpo (por exemplo, relógios inteligentes), pintarão uma imagem em tempo real do estado de saúde de um indivíduo com precisão.
Ao longo da vida de uma pessoa, se prevê que quaisquer perturbações nos marcadores biológicos sejam detectadas precocemente com essa abordagem, o que permitiria a intervenção precoce e a prevenção do início da doença.
Potenciais Barreiras e Benefícios à Adoção dessas Tecnologias
Existem, é claro, barreiras para a adoção de tais tecnologias avançadas ou “disruptivas”. Por exemplo, a necessidade de grande capacidade de computação e armazenamento de dados para implantar vigilância multiômica longitudinal para atender a uma população mais ampla. Um benefício a ser considerado, porém, é o aumento da conveniência e economia de custos a serem obtidos se as pessoas puderem reduzir o número de visitas regulares que fazem a clínicas e laboratórios para exames de sangue. Para as pessoas que estão sendo monitoradas para doenças crônicas, essas visitas costumam ser bastante frequentes e também podem envolver pernoites.
Ao mover a coleta de amostras de sangue da clínica ou laboratório para a casa de uma pessoa por meio de dispositivos e kits de autoamostragem, podemos aumentar a conveniência e permitir uma coleta de amostras mais frequente.
De fato, ferramentas de microamostragem volumétrica, como o Dispositivo Mitra® com Tecnologia VAMS® têm sido usadas com sucesso em diversos estudos remotos.
Alguns estudos remotos têm sido aqueles que utilizam abordagens proteômicas, metabolômicas e lipidômicas. Esses estudos demonstram que é possível obter dados multiômicos a partir de microamostras de sangue capilar seco.
O trabalho do grupo de Michael Snyder é o foco deste blog, que é a parte 1 de 2 blogs nos quais vamos nos aprofundar em sua abordagem e metodologia usada para validar seu método multiômico.
Na parte 2, resumiremos dois estudos relatados no trabalho de pesquisa do Snyder Lab, discutindo a utilidade e o potencial de combinar dados multiômicos com coleta de amostras capilares e combiná-los com dados obtidos de dispositivos remotos.
Por que utilizar amostras VAMS® em vez de outras alternativas?
O grupo de pesquisa do Snyder Lab comentou em seu artigo que a coleta de sangue tradicional por punção venosa extrai um volume de sangue muito alto para as coletas frequentes necessárias aos testes longitudinais. Ressaltaram que, em alguns casos, pode ser necessário realizar vários eventos de coleta no decorrer de um único dia, tornando a punção venosa um desafio.
Em relação às abordagens de microamostragem capilar como alternativa, os autores também apontaram as limitações dos cartões convencionais de gota de sangue seco (DBS). Eles observaram que os cartões DBS geralmente resultam em amostragem inconsistente, afirmando que “a amostragem DBS é frequentemente irreprodutível, pois as quantidades volumétricas podem variar consideravelmente e, até agora, o número de analitos analisados a partir do cartão DBS geralmente tem sido modesto”.
Por esses motivos, o grupo optou pela utilização dos Dispositivos Mitra® com Tecnologia VAMS®, devido à sua natureza volumétrica e precisão, o que os ajudou a contornar problemas vivenciados com a técnica legada (cartão DBS).
Método Analítico e Resultados do Estudo Multiômico de Amostragem de Sangue
A preparação de microamostras Mitra® incluiu diferentes etapas e experimentos, como segue:
- Três extrações sequenciais separadas foram conduzidas de uma ponta VAMS® de 10 µL em um Dispositivo Mitra® para obter 3 frações consistindo em lipídios, metabolômica polar e peptídeos, respectivamente. Os extratos foram analisados por HPLC-MS/MS.
- O grupo também usou um segundo Dispositivo Mitra® para extração de proteínas e hormônios, incluindo citocinas, cortisol e hormônios à base de proteínas. Estes foram analisados por imunoensaio multiplex de alta sensibilidade.
- Usando essa abordagem combinada, eles identificaram 180 proteínas, 1.461 características metabolômicas anotadas e 776 lipídios.
Experimentos incluídos:
- Estabilidade de proteínas, metabólitos e lipídios em Dispositivos Mitra® em diferentes condições de armazenamento.
- Amostras foram coletadas de 2 voluntários (36 amostras cada), secas e armazenadas nas seguintes temperaturas: 4, 25 e 37 °C; nas seguintes durações: 3, 6, 24, 72 e 120 horas. Cada um foi então colocado em um freezer a -80 °C até a análise. Como controle, amostras foram armazenadas imediatamente a –80 °C.
- Muitos analitos nas amostras pareciam bastante estáveis, com as proteínas apresentando a maior estabilidade e os lipídios apresentando a menor estabilidade. Para os analitos que foram afetados, o grupo determinou que era devido a ambos, duração e temperatura.
- No entanto, eles concluíram que a maioria dos analitos poderia ser medida usando amostragem remota. Além disso, usando modelos de correção, algumas das moléculas menos estáveis também poderiam ser identificadas.
- Uma comparação da microamostragem de sangue seco em comparação com a amostragem convencional de plasma venoso líquido.
- Amostras de 34 participantes mostraram boas correlações de Spearman para metabólitos (n=642, 0,81 (P <0,001) e lipídios (n=616, 0,94, (P<0,001)), embora a correlação tenha caído (<0,5) quando aminoácidos e triglicerídeos foram enriquecidos no conjunto de amostras. No entanto, os pesquisadores disseram que para a maioria das classes de moléculas (aminoácidos, carboidratos, ácidos graxos livres, triglicerídeos, diglicerídeos e fosfatidilcolinas) os dados eram muito semelhantes.
- Dois estudos humanos (discutidos em nosso próximo blog, parte 2).
- O primeiro (n = 28 participantes em jejum) foi investigar as mudanças nos níveis de biomarcadores ômicos ao longo de 240 minutos e após o consumo de um shake nutricional ‘Ensure’.
- O segundo estudo (n = 1 participante) envolveu a coleta de 98 microamostras durante um período de duas semanas, onde foi realizado perfil ômico aprofundado. Esses dados foram então analisados com dados gerados a partir de um relógio inteligente (frequência cardíaca, passos e sono) e um dispositivo de monitoramento contínuo de glicose no sangue.
Descobertas dos Autores no Estudo Multiômico
- O grupo desenvolveu uma abordagem multiômica para medir milhares de analitos, incluindo proteínas, metabólitos e lipídios de Dispositivos de Microamostragem Mitra® de 10 µL.
- Em comparação com a amostragem padrão, a maioria das moléculas eram compatíveis com amostras de sangue seco Mitra® com Tecnologia VAMS®.
- Para o evento de coleta com os Dispositivos Mitra-VAMS®, os participantes não precisaram de treinamento, o que permitiu a autoamostragem frequente como um benefício em comparação com a coleta de amostras de sangue venoso.
- A maioria dos analitos, especialmente proteínas (por exemplo, muitas citocinas), demonstraram-se estáveis. Mesmo onde alguns analitos eram menos estáveis, foi possível analisar produtos degradados e então correlacionar com o analito original.
- Os tipos de aplicação incluíram estudos longitudinais de biomarcadores, monitoramento de saúde personalizada e monitoramento de medicamentos terapêuticos.
Continua em nosso próximo blog, parte 2 em breve…
Este é um conteúdo com curadoria.
Para saber mais sobre o Dispositivo Mitra® usado no estudo da Stanford Medicine, entre em contato com um de nossos especialistas através do email: [email protected]