A análise das células é uma parte importante da compreensão dos mecanismos das doenças. Porém, em órgãos não regenerativos, como o olho, a coleta de amostras de tecido é impraticável devido aos danos que podem ser causados. Portanto, os pesquisadores precisam ser criativos. Os pesquisadores descobriram proteínas específicas de células no fluido ocular e usaram inteligência artificial para determinar quais proteínas aceleram o envelhecimento em doenças específicas. Compreender as origens celulares das proteínas motoras nestas doenças pode levar a tratamentos de precisão e ensaios clínicos mais informados.
Pesquisadores da Faculdade de Medicina da Universidade de Stanford fizeram exatamente isso, desenvolvendo uma tecnologia para detectar proteínas específicas de células no humor aquoso, o fluido nutritivo na parte frontal do olho, e usando inteligência artificial para determinar a “idade ocular” de uma pessoa e o impacto da doença sobre ela.
Os pesquisadores coletaram humor aquoso de 46 pacientes saudáveis para determinar quais proteínas estavam no fluido. Usando uma tecnologia que desenvolveram chamada TEMPO (Tracking Expression from Multiple Protein Sources), eles rastrearam uma proteína até o tipo de célula onde o RNA que produziu a proteína estava presente.
Vinit Mahajan, autor correspondente do estudo, disse: "O primeiro passo no desenvolvimento de qualquer terapia bem-sucedida é compreender as moléculas. No nível molecular, até mesmo a mesma doença se manifestará de maneira diferente nos pacientes. Com a impressão digital molecular que desenvolvemos, podemos escolher medicamentos que serão eficazes para cada paciente".
Os pesquisadores encontraram 5.953 proteínas no fluido e inseriram essas informações em um algoritmo de inteligência artificial para ver se um subconjunto poderia prever a idade de um paciente. Eles encontraram 26 proteínas que poderiam prever a idade de um paciente quando usadas em grupo. Eles também coletaram fluido ocular de pacientes com três doenças oculares: retinopatia diabética (que causa vazamento dos vasos sanguíneos do olho, levando à perda de visão), retinite pigmentosa (que causa a morte de células fotorreceptoras na parte posterior do olho) e uveíte (inflamação no olho).
Os pesquisadores compararam o fluido ocular doente com o fluido ocular saudável e descobriram que as proteínas do fluido ocular doente indicavam uma idade celular mais avançada. A idade celular dos pacientes com retinopatia diabética precoce era 12 anos mais velha que o normal, e a idade celular dos pacientes com retinopatia avançada era 31 anos mais velha que o normal. Nos pacientes com retinite pigmentosa e uveíte, as células eram 29 anos mais velhas.
“Esta é uma das melhores ligações até agora para mostrar que as doenças desencadeiam o envelhecimento acelerado”, disse Mahajan.
O modelo de IA também descobriu que as células responsáveis por mostrar o aumento da idade do globo ocular eram diferentes em cada uma das doenças estudadas. Na retinopatia diabética avançada são células vasculares, na retinite pigmentosa são células da retina e na uveíte são células do sistema imunológico.
Os investigadores descobriram que algumas destas células afetadas pela doença não eram alvos comuns de tratamento, sugerindo que os tratamentos atuais precisam de ser reavaliados. É importante ressaltar que os pesquisadores descobriram que algumas células experimentaram envelhecimento acelerado antes do aparecimento dos sintomas, o que significa que o tratamento poderia ser iniciado mais cedo para evitar danos irreversíveis. Os pesquisadores dizem que os tratamentos direcionados às células senescentes e às células doentes, que causam danos oculares separadamente, mas simultaneamente, podem ser mais eficazes.
Eles acrescentam que as suas descobertas poderão informar futuros ensaios clínicos, uma vez que aqueles que os conduzem obterão uma compreensão mais profunda dos processos celulares que impulsionam a doença.
“É como se estivéssemos segurando essas células vivas em nossas mãos e olhando para elas com uma lupa”, disse Mahajan. “Estamos alcançando uma compreensão profunda de nossos pacientes em nível molecular, o que permitirá uma saúde precisa e ensaios clínicos mais inteligentes”.
Os pesquisadores planejam aplicar a tecnologia TEMPO e o relógio de envelhecimento a outros fluidos orgânicos, como bile e fluido articular.
A pesquisa foi publicada na revista Cell.