Entrevista: Microamostragem em Proteômica – Medicina de Precisão
por Allcrom
Hoje conversaremos com Jennifer Van Eyk, PhD, professora de medicina no Cedars-Sinai Medical Center, que dirige o Advanced Clinical Biosystems Research Institute, o Precision Biomarker Laboratory e a Basic Research Science no Barbra Streisand Women ‘s Heart Center. Ela também é codiretora do Cedars-Sinai Precision Health. A pesquisa da Dra. Van Eyk está focada em Proteômica quantitativa de alto rendimento e estudos de Biomarcadores induzidos por doenças. O Laboratório Van Eyk no Cedars-Sinai está interessado na base molecular por trás de uma série de distúrbios cardiovasculares.
Neoteryx: Olá, Dra. Van Eyk, obrigado por dedicar um tempo para falar conosco sobre seu trabalho no Centro Médico Cedars-Sinai, em Los Angeles.
Dra. Van Eyk: Muito obrigada, é um prazer.
Neoteryx: Eu sei que a Proteômica é o foco geral do seu trabalho, e que pretende usar métodos laboratoriais que sejam traduzíveis para a área médica, mas você pode nos contar um pouco mais sobre seu trabalho e nos dar uma visão geral de como explora ou aplica a Proteômica em sua pesquisa no Cedars-Sinai?
Dra. Van Eyk: Claro. Tenho muita sorte de dirigir o Research Biosystems Institute e agora os novos laboratórios de Biomarcadores de precisão que realmente emergiram do lado acadêmico do nosso trabalho, que está sob a alçada da Advanced Clinical Biosystems.
Os laboratórios do Cedars-Sinai foram criados para explorar a Proteômica e estão focados na capacidade de quantificar todas as suas formas, tanto em pequena escala quanto em grande escala – para realmente poder escalar e “fazer números mais amplos”. Você pode dizer: “Por que proteínas? E por que você fica tão animada com as proteínas?” (O que eu realmente faço!)
Então, as Proteínas são realmente a unidade fundamental da vida. São as unidades fundamentais das Células e têm mudanças tanto a curto como a longo prazo, o que as torna incrivelmente fascinantes. As mudanças que ocorrem a curto e longo prazo podem ser apenas de concentração, mas também têm essas modificações maciças pós-tradução, ou mudanças que realmente as regulam nessa dinâmica ao longo do tempo e do espaço.
E por que as Proteínas são tão importantes para estudar no contexto da medicina? Na verdade são as Proteínas que os medicamentos afetam diretamente, mas também podem nos dar Biomarcadores, por isso os usamos. Portanto, as Proteínas são realmente muito importantes no conceito de medicina, porque nos ajudam a desenvolver Biomarcadores, e falaremos sobre isso um pouco mais.
Eles nos ajudam a entender os mecanismos — o que está acontecendo — para que possamos desenvolver medicamentos. E, certamente, podemos usá-los para analisar essas respostas rápidas à terapia medicamentosa ou a qualquer intervenção. E então, para mim, se você acredita que nosso objetivo é dar aos médicos mais ferramentas para ajudá-los a combater doenças, então as Proteínas são onde devemos estar focados para monitorá-las ao longo do tempo.
Neoteryx: Falando em Proteínas, o site do Van Eyk Lab, afirma: “Aplicamos nossa experiência baseada em espectrometria de massa para decifrar o papel preciso que os perfis de expressão de Proteínas e modificações desempenham na progressão da doença”. Você pode explicar como isso se desenrola em alguns de seus projetos de pesquisa atuais?
Dr. Van Eyk: Claro, e mais tarde falarei sobre alguns projetos muito específicos que acho que ilustram nossa filosofia fundamental. Como mencionei, é realmente essa complexidade do Proteoma das Proteínas que realmente reflete a complexidade da biologia. Como a biologia é realmente o que é a saúde e a doença, é a complexidade do Proteoma que realmente captura isso.
Portanto, as ferramentas que usamos, que incluem espectrometria de massa, baseiam-se na captura dessa complexidade e na sua quantificação. E, ao fazer isso, esperamos desenvolver um mapeamento realmente detalhado do seu status, do status de um indivíduo – sejam esses Biomarcadores circulantes no sangue, que podemos coletar e analisar no hospital ou em casa.
Ou podemos olhar dentro de suas células e direcionar as drogas a elas. Portanto, ser capaz de entendê-lo como indivíduo é realmente importante. A principal ferramenta que usamos é a espectrometria de massa, que é realmente uma tecnologia fantástica.
Essencialmente, o que ela faz é pesar o peso de diferentes Proteínas, e esse peso é exclusivo dessa Proteína e exclusivo das formas que ela possui, seja ela mais
Essencialmente, o que ela faz é pesar o peso de diferentes Proteínas, e esse peso é exclusivo dessa Proteína e exclusivo das formas que ela possui, seja ela mais modificada ou não. Isso nos permite entrar neste mundo da medicina de precisão e monitorar com precisão seu status.
Um dos grandes empurrões que temos na área de Biomarcadores atualmente é que, se você entrar na clínica e estiver tendo problemas cardíacos com dor no peito, eles pegarão um tubo de sangue e procurarão a Proteína circulante em seu sangue, chamada “Troponina Cardíaca I” ou “Troponina Cardíaca T”. O nome não importa, mas por que é um Biomarcador tão bom é que é específico para o seu coração. Então, se está circulando em seu sangue, não está em seu coração onde deveria estar. Isso é uma indicação de que o músculo cardíaco está lesionado e liberou essa Proteína na corrente sanguínea.
Isso é um exemplo de monitoramento de uma Proteína para uma doença. A maioria das doenças não é tão clara. A maioria das doenças é mais complicada. O diabetes é mais complicado. A maioria das doenças cardiovasculares é mais complicada, porque também pode ter diabetes envolvida. A doença de Alzheimer é mais complicada. Você como pessoa é muito mais complicada.
Então, queremos passar de ter um marcador de Proteína para ter marcadores que reflitam toda a rede — todos vocês — para que possamos entender como você está respondendo aos medicamentos e como seu corpo com seu status de doença seria. Queremos passar de uma Proteína para Proteínas que representam múltiplas redes. Essas redes são diferentes aspectos do seu corpo, diferentes órgãos como seu coração versus seus rins. Esta ferramenta ou tecnologia que usamos, a espectrometria de massa, é incrivelmente útil para isso, porque tem a capacidade de medir tantas coisas ao mesmo tempo. É muito bom em multiplexação.
Então, em vez de monitorar uma Proteína de cada vez, podemos monitorar duas, três, quatro, cinco ou milhares. É essa capacidade de multiplexar que realmente permite que a espectrometria de massa ajude nesse mecanismo de descoberta, explorando quais seriam os Biomarcadores certos, até o ensaio clínico — seja para diagnóstico de doença cardíaca ou como um diagnóstico complementar para terapia.
Você deveria tomar esse medicamento ou deveria tomar um diferente? A espectrometria de massa pode desempenhar esse grande papel devido à sua capacidade de quantificar e caracterizar Proteínas nessa escala de milhares a apenas uma com grande precisão e exatidão.
Neoteryx: Como as alterações no Proteoma afetam a fisiologia?
E como você usa a microamostragem com os Dispositivos Mitra® para coletar amostras de sangue e monitoramento remoto de pacientes para medir esses efeitos em participantes do estudo e pacientes do Cedars-Sinai?
Dra. Van Eyk: Que ótima pergunta! Com relação aos Biomarcadores, sentimos muito fortemente que amostras longitudinais, ou seja, amostras retiradas de alguém ao longo do tempo, enquanto eles estão desenvolvendo a doença ou monitorando-a. Talvez eles tenham recebido um medicamento ou feito uma cirurgia e queremos saber como eles estão respondendo.
Isso é melhor feito ao longo do tempo. Você pode servir como seu próprio controle. Suas Proteínas podem subir quando você está doente. Se você tiver algo chamado resposta de fase aguda, isso aumentará quando você estiver doente. Outras Proteínas diminuirão quando você estiver doente. Ver essa mudança dinâmica realmente ajuda você a entender o que está acontecendo.
Atualmente, a maior parte disso é feita em um único ponto de tempo. Queremos passar disso para poder entender coisas como sua resposta ao medicamento e se você precisa ou não de outra intervenção. Podemos dar um passo adiante, e isso é poder usar esses dispositivos remotos de amostragem de sangue. Porque se você diz que precisa ter mais pontos de tempo, então você realmente só tem algumas opções.
Alguém tem que entrar e fazer uma coleta de sangue em um laboratório, ou ir ao médico, ou você precisa ser capaz de mudar para um cenário em que alguém possa tirar sua própria amostra de sangue e transportá-la facilmente.
O Dispositivo Mitra® faz isso muito bem, porque é uma amostra de sangue seco. Você pode postá-lo em seu envelope de transporte.
Quando chegar a nós, podemos analisá-lo usando espectrometria de massa em nosso laboratório e fornecer resultados de grau clínico sobre esses Biomarcadores existentes ou sobre novos Biomarcadores que estamos desenvolvendo (não apenas em nosso laboratório, mas em outros laboratórios em todo o mundo). Os dispositivos de amostragem remota são realmente úteis, porque abrem a possibilidade de qualquer pessoa tirar sua própria amostra de sangue a qualquer momento e em qualquer lugar.
Isso tem implicações realmente grandes, e não apenas no sistema hospitalar. Certamente, vimos com a COVID-19 o movimento em direção à telessaúde, onde você chama seu médico para conversar com eles, em vez de entrar para vê-los em seu consultório. Imagine um cenário em que você pudesse coletar sua própria amostra de sangue e analisá-la, para que, quando falar com seu médico, tenha os dados de química clínica necessários para que esse médico faça um diagnóstico.
Você também pode ver onde não é possível ou é muito desafiador, devido à sua localização ou circunstância, para os indivíduos que vêm ao nosso hospital, eles terão a oportunidade de ter acesso a dados de química clínica com facilidade. Isso está no sistema médico. Ainda nem falamos sobre como podemos usar dispositivos de amostragem remota para expandir nosso conhecimento. É incrivelmente difícil fazer o que chamamos de “história natural das doenças”. Qual é a progressão natural de uma doença?
Para isso, você precisa coletar amostras ao longo do tempo e, geralmente, de algumas pessoas para entender a progressão natural de uma doença. Isso é muito difícil de fazer no lado da pesquisa, mas obviamente, muito fundamental.
Como podemos fazer um tratamento se não entendermos como uma doença progride naturalmente? Agora a gente pode fazer isso.
Você pode pedir aos indivíduos que coletem sua própria amostra de sangue e a enviem. Podemos fazer isso para indivíduos de médio ou alto risco onde, em vez de vir todos os meses ou a cada poucos meses para ver o médico, talvez possamos fazer exames de sangue com mais frequência e ter um grau mais fino de monitoramento desses indivíduos, com custo reduzido.
Precisamos ter uma análise de custo-benefício disso. Há diversos locais onde você pode “remover a barreira” de ter que ir a algum lugar para colher uma amostra de sangue, tanto para a compreensão da pesquisa no lado da ciência, quanto na prática médica. Acho que isso abre muitas possibilidades.
A maneira disso funcionar é que temos que ter uma base muito forte de como lidar com as amostras, como processá-las. E então, é claro, temos que ter testes realmente bons que ajudarão na tomada de decisões clínicas. Ambos são necessários, e certamente a tecnologia VAMS® ajuda a abrir essa porta.
Neoteryx: Então, se eu sou uma pessoa tomando um medicamento, e você está querendo amostras minhas em momentos diferentes do dia — por exemplo, digamos que eu tenho um sintoma. Seria útil eu usar o Mitra® para tirar uma amostra quando estou tendo essa experiência, efeito colateral ou sintoma para lhe fornecer mais informações?
Dra. Van Eyk: Essa é uma ótima pergunta e, em teoria, seria de se esperar que sim! Essa é a parte do ensaio. O que veríamos? No modo de descoberta, quando procuramos Biomarcadores, monitoramos centenas e centenas de Proteínas. Em última análise, na clínica, estamos tentando aprimorar um número menor, encontrar isso e vinculá-lo realmente se torna fundamental.
É por isso que construímos os Biomarcadores de precisão, para poder aumentar a eficiência para passar de uma descoberta a um ensaio clínico. Atualmente, isso leva muito tempo. Nossos últimos ensaios, que foram em torno de lesão cerebral traumática, levaram muito tempo.
Estamos tentando encurtar esse tempo de desenvolvimento nos laboratórios de Biomarcadores de precisão. Mas você está absolutamente certa, há tantos lugares onde é possível coletar uma amostra no momento em que há sintomas e, entender o que esses sintomas significam se torna muito importante.
Neoteryx: Você recentemente se tornou codiretora da Cedars-Sinai Precision Health, que se concentra em cuidados de saúde personalizados dentro do hospital e na avaliação contínua da população saudável em geral. Você pode discutir este trabalho e como maximizar o rendimento e a reprodutibilidade, a fim de transferir métodos de descoberta direcionados para avaliações clínicas e personalizadas de saúde?
Dra. Van Eyk: A Precision Health é essa maravilhosa iniciativa da Cedars-Sinai, que eu codirijo com o Dr. Dermot McGovern. Há também Ian Wright e Koen Raedschelders, que têm trabalhado conosco para construir a infraestrutura e a comunidade para transferir diretamente os dados Ômicos para a prática médica. Montamos um simpósio e temos uma agência de financiamento interna que é um sistema de subsídios competitivo. Fazemos parceria com a indústria, e a Neoteryx é uma das empresas com as quais fazemos parceria. Vou dar dois exemplos de projetos em que usamos a tecnologia VAMS®.
Ambos realmente ilustram, eu acho, onde essa tecnologia ajuda a saúde de precisão a funcionar. O primeiro exemplo de projeto é em torno da insuficiência adrenal. Este é um ótimo projeto que estamos fazendo com a Dra. Ben Shlomo. Ela é médica aqui do Cedars, e tem um grande interesse na insuficiência adrenal, síndrome que se manifesta por uma insuficiência de um hormônio chamado Cortisol. O Cortisol é produzido pelas glândulas supra-renais. É uma insuficiência relativamente rara — cerca de três em cada 10.000 pessoas têm. Está associada a um alto grau de mortalidade e à falta de uma boa qualidade de vida, se não for prontamente diagnosticada e tratada com Hidroxicortisol.
Então, essencialmente, você está substituindo o cortisol que seu corpo deveria produzir. Sabemos muito pouco sobre esta doença e não temos Biomarcadores. Mesmo a medição de Cortisol não é muito precisa e pode ser muito enganosa. Há uma necessidade de ser capaz de defini-lo e descobrir quanto Cortisol eles devem tomar e quando devem tomá-lo.
Começamos um estudo com eles que meio que remonta ao que você perguntou: se você pegasse uma amostra, várias vezes ao dia, isso forneceria mais informações? Esses pacientes normalmente recebem Hidrocortisona duas vezes ao dia, então estamos fazendo com que eles coletem suas amostras de sangue várias vezes ao dia usando os dispositivos Mitra®, para que possamos realmente ver a diversidade de como os indivíduos usam seu Cortisol. Quanto eles devem tomar e como isso varia ao longo do dia? Isso é importante porque não é conhecido.
Depois, temos outro grande estudo em que estamos acompanhando indivíduos em tratamento e tomando doses diferentes à medida que se estabilizam ao longo do tempo. Este estudo é realmente maravilhoso, pois conseguimos obter essas muitas amostras de uma maneira que um paciente pode fazer em casa. Os pacientes são realmente notáveis e um enorme “Obrigado” a todos eles que estão participando do estudo, porque ele vai fornecer esse curso de tempo para que possamos começar a entender: como devemos ajustar sua medicação, qual é a flutuação deles, como eles estão se sentindo e podemos estabilizá-los mais?
Este é um ótimo estudo e os Dispositivos Mitra® estão nos ajudando a fazê-lo. O segundo exemplo de projeto é um para doença inflamatória intestinal (DII), que é com o nosso codiretor ou Precision Health, Dr. Dermot McGovern. Neste estudo, estamos rastreando indivíduos após o tratamento. Estamos procurando preditores em resposta à terapia. Se você tem DII (doença de Crohn ou Colite), pode acabar tendo que fazer uma terapia imunomediada. Você quer ser capaz de atenuar sua resposta imunológica e estabilizar seu trato gastrointestinal. É muito difícil saber o que acontece depois de lhes darmos, digamos, anti-inflamatórios ou terapia biológica, ou outra intervenção.
Precisamos saber qual é o curso do tempo deles e precisamos entender sua resposta à terapia. Precisamos saber se eles entrarão em recaída da doença ou se entrarão em remissão, e como isso se parece? Não podemos prever isso neste momento. Montamos este estudo para acompanhar os indivíduos por seis meses.
Depois de receber uma intervenção, eles estão usando os Dispositivos Mitra® a cada duas semanas para tentar ver o quão bem alguém está indo, ou qual é o seu estado de saúde após a terapia. Então, você pode ver que um projeto — o estudo da Insuficiência Adrenal — é mais baseado em pesquisas no início, porque precisamos entender a doença para que possamos começar a procurar mecanismos e Biomarcadores. O outro projeto — o estudo de pacientes com DII após o tratamento com anti-inflamatório — está realmente mais próximo da clínica, na medida em que estamos procurando uma relação para que possamos prever a recaída ou remissão da doença.
Neoteryx: Em sua recente palestra HUPO 2020, você mencionou o Centro para o Paciente Não Diagnosticado no Centro Médico Cedars-Sinai, como um exemplo, de como você aplica métodos de análise de sangue para ajudar a diagnosticar pacientes com casos complicados. Quando um diagnóstico não é claro, é difícil para a equipe médica decidir como seguir em frente, mas você ajuda fornecendo insights nesses casos, monitorando cada indivíduo ao longo do tempo com amostras de sangue remotas. Você pode explicar esse processo um pouco mais e os tipos de insights que você fornece?
Dra. Van Eyk: O Centro para o Paciente Não Diagnosticado é algo muito querido ao meu coração, porque minha própria filha teve uma jornada por esse mesmo aspecto de não ser diagnosticada, e então experimentamos uma grande alegria quando ela foi finalmente diagnosticada e pudemos seguir em frente. Fico admirada com os médicos que participam do Centro para o Paciente Não Diagnosticado.
Há um grupo que olha para cada indivíduo que se inscreve no centro e, em seguida, organiza para que os indivíduos conheçam cerca de cinco médicos em diferentes áreas que são uma equipe exclusiva para cada indivíduo.
Eles são avaliados e depois todas essas informações voltam para uma equipe de cerca de 20 médicos em muitas disciplinas diferentes.
Cada caso é discutido e essa equipe massiva tenta entender o que está acontecendo e se novos testes precisam ser feitos. O Centro está aberto para crianças e adultos. Com as crianças, muitas vezes é uma doença genética que é descoberta quando elas não conseguem prosperar. Com adultos, geralmente é muito complicado. Eles podem ser encaixados em várias possibilidades.
Uma é que eles têm uma nova síndrome que é extremamente rara — uma nova doença que não sabíamos que existia, ou uma nova mutação genética que não sabíamos. Às vezes é uma síndrome rara que passou despercebida. Existem síndromes raras, como uma em 100.000 ou mais, que podem ser perdidas.
Mais frequentemente, estes são casos complicados, de doenças múltiplas, em que há doenças sobrepostas sendo expressas e temos que desentranhar o que está acontecendo. Às vezes é uma doença comum, mas a representação clínica é diferente porque, é claro, todo mundo é diferente. Então, com o multi-omics, o que esperamos ser capazes de fazer é resolver o que está acontecendo com o indivíduo. Você mencionou algo antes sobre um sintoma que aumenta e diminui — Você pode tirar uma amostra de sangue nesse ponto e realmente descobrir o que está acontecendo? A resposta para isso é: Sim, você pode!
O que é interessante sobre isso é o espectro de indivíduos – esses são indivíduos muito únicos. Às vezes não podemos diagnosticá-los, mas às vezes podemos descartar doenças, que podem ser tão importantes quanto governar em uma nova síndrome ou doença complexa. É uma situação assustadora quando você não sabe o que há de errado com você e começa a duvidar de si mesmo — e não deveria!
É por isso que acho que o Centro para o Paciente Não Diagnosticado é muito importante. E poder fazer essas amostras temporais sequenciais se torna cada vez mais importante, não só para a nossa compreensão, mas para ajudar no diagnóstico.
Neoteryx: Quantos pacientes passam por esse programa? Estamos falando de centenas ou milhares? Estou apenas curiosa para saber como é a população de pacientes de modo geral.
Dr. Van Eyk: Ainda é um centro muito novo, então estamos vendo apenas 20 a 30 pessoas por ano. Esperamos conseguir esse número até 50 pacientes por ano. Existem outros centros para pacientes não diagnosticados nos EUA, e o National Institutes of Health (NIH), que é uma grande agência de financiamento do Governo Federal, também tem um grande centro. Eles não estão usando Proteômica do jeito que estamos, mas esperamos que um dia eles usem.
Como eu disse, os médicos do nosso Centro são notáveis e tenho o prazer de sentar e ouvi-los, e aprendo muito com essa sabedoria. A medicina é sabedoria e evidência. No Centro para o Paciente Não Diagnosticado é onde você realmente precisa dessa mistura de sabedoria e evidências, e a amostragem de sangue, genética e metabolômica ajudam a fornecer mais compreensão do estado de saúde e doença de um indivíduo. Em cinco anos, acho que vamos saber muito mais!
Neoteryx: Isso é tão emocionante! Obrigado, Dra. Van Eyk, por falar conosco sobre como você aplica a microamostragem em seu trabalho no Centro para o Paciente Não Diagnosticado e além disso no Cedars-Sinai Medical Center em Los Angeles. Desejamos a você e a seus muitos colegas muito sucesso com seus projetos!
Para mais informações sobre microamostragem consulte os nossos especialistas através do [email protected]