Uma equipa internacional de cientistas encontrou evidências de que o autismo pode incluir pelo menos dois subtipos biológicos distintos, cada um definido por um padrão diferente de comunicação através do cérebro. Um subtipo é caracterizado por níveis anormalmente elevados de conectividade entre regiões do cérebro, enquanto o outro apresenta conectividade reduzida. A descoberta pode ajudar a preparar o caminho para uma abordagem mais personalizada ao diagnóstico, cuidados e tratamento do autismo.
O estudo foi liderado por pesquisadores do Istituto Italiano di Technologie (IIT-Instituto Italiano de Tecnologia) em Rovereto, Itália, e do Child Mind Institute em Nova York, com contribuições adicionais da Universidade de Trento. Suas descobertas foram publicadas Natureza é neurociência.
A conectividade cerebral revela subtipos ocultos de autismo
A pesquisa foi coordenada por Alessandro Gozzi, PhD, diretor do Centro de Neurociências e Sistemas Cognitivos (CNCS) do IIT, e Adriana Di Martino, diretora fundadora do Centro de Autismo do Child Mind Institute.
De acordo com os pesquisadores, esta é a primeira tentativa em grande escala de vincular sistematicamente imagens do cérebro humano (via fMRI) aos fatores biológicos subjacentes, usando modelos de camundongos. Ao vincular padrões específicos de conectividade cerebral a mecanismos moleculares distintos, o trabalho fornece uma base para futuras estratégias de medicina de precisão no autismo.
Para conduzir o estudo, a equipe examinou a conectividade funcional do cérebro em 20 modelos diferentes de camundongos e analisou tomografias cerebrais de 940 crianças e adultos jovens com autismo. Esses resultados foram comparados com exames de mais de 1.000 indivíduos neurotípicos.
A análise revelou dois subtipos consistentes de autismo. Um deles tinha comunicação reduzida entre regiões cerebrais, conhecida como hipoconectividade, e estava associado a vias sinápticas. A segunda mostrou aumento da comunicação entre regiões cerebrais, conhecida como hiperconectividade, e estava ligada a sistemas biológicos relacionados ao sistema imunológico. Juntos, esses dois grupos representaram cerca de 25% dos indivíduos com autismo incluídos no estudo.
“Durante décadas, observámos uma grande variabilidade na forma como o autismo se manifesta, mas não tínhamos provas directas de que estas diferenças reflectissem uma biologia subjacente distinta”, disse o Dr. Alessandro Gozzi, do Instituto Italiano de Tecnologia. “Nossa abordagem nos permite isolar fatores genéticos e imunológicos específicos e, em seguida, traduzir essas assinaturas em exames cerebrais humanos, mostrando que diferentes padrões de conectividade codificam diferentes vias mecanicistas subjacentes ao autismo”.
Modelos de ratos fornecem pistas biológicas
Os pesquisadores combinaram dados de imagens cerebrais com análises genéticas e bioquímicas dos ratos. Isto permitiu-lhes vincular padrões específicos de conectividade cerebral a mudanças que ocorrem no nível celular.
Seu trabalho mostrou como os processos moleculares que envolvem sinapses e o sistema imunológico podem produzir padrões de conectividade distintos que podem ser detectados por ressonância magnética funcional. Essas descobertas permitiram à equipe estabelecer assinaturas de referência biológica em ratos e depois procurar padrões correspondentes em exames cerebrais humanos.
“Modelos de camundongos nos deram uma ‘Pedra de Roseta’ biológica”, disse a Dra. Adriana De Martino, do Child Mind Institute. “Podemos ver quais caminhos biológicos conduzem quais assinaturas de conectividade e, em seguida, procurar esses mesmos padrões em humanos”.
Imagens do cérebro humano confirmam os resultados
Os dados de imagens humanas vêm do Autism Brain Imaging Data Exchange (ABIDE), uma grande iniciativa internacional de neuroimagem co-fundada pelo Dr. Di Martino que reúne conjuntos de dados de centros de pesquisa em todo o mundo, bem como do Child Mind Institute.
Quando os pesquisadores analisaram os dados humanos, encontraram os mesmos padrões de hiperconectividade e hipoconectividade identificados nos modelos de camundongos.
Análises adicionais de expressão genética fortaleceram os resultados. As regiões cerebrais associadas à hipoconectividade mostraram enriquecimento para genes sinápticos, enquanto as regiões hiperconectadas foram enriquecidas para genes relacionados ao sistema imunológico. Estes resultados corresponderam estreitamente aos processos biológicos observados em estudos com ratos.
É importante ressaltar que os mesmos subtipos apareceram consistentemente em vários conjuntos de dados independentes, demonstrando que os resultados foram reproduzíveis.
“Encontrar os mesmos subtipos de forma reprodutível em dezenas de locais de pesquisa independentes foi uma validação crítica”, acrescentou o Dr. Gozzi.
Rumo a um cuidado mais personalizado do autismo
Os dois subtipos também apresentam diferenças na organização geral do cérebro e pouca diferença nas avaliações padrão do autismo. Os indivíduos do grupo de hiperconectividade tenderam a pontuar ligeiramente mais alto nas medidas de gravidade do autismo.
“Os biomarcadores baseados no cérebro revelam diferenças que as avaliações comportamentais atuais não captam totalmente”, observou o Dr. Di Martino.
Os investigadores alertam que estes dois padrões de conectividade provavelmente representam parte da diversidade biológica do autismo. Eles acreditam que subtipos adicionais podem surgir à medida que conjuntos de dados maiores se tornam disponíveis e os métodos analíticos continuam a melhorar.
A pesquisa foi apoiada por uma colaboração internacional coordenada pelo Instituto Italiano de Tecnologia e pelo Instituto Child Mind. O financiamento foi fornecido pela Simmons Foundation Autism Research Initiative, pelos projetos #DISCONN e #BRAINAMICS do Conselho Europeu de Pesquisa, pela Brain and Behavior Foundation, pela Fondazione Telethon e pelo Instituto Nacional de Saúde Mental dos EUA.
