Gene Expression Analysis for Modelling Immune Trajectory and Endotype Transition During Pediatric Septic Shock

A sepse é uma emergência médica aterradora onde o próprio sistema de defesa do corpo se volta contra si mesmo. Quando uma infecção se instala, a resposta imune pode tornar-se tão caótica que danifica órgãos e ameaça a vida. Durante décadas, os médicos trataram a sepse como uma condição única, mas a ciência recente sugere que ela é, na verdade, uma coleção de diferentes estados biológicos. Tal como duas pessoas podem reagir de forma muito diferente ao mesmo resfriado, duas crianças com sepse podem ter sistemas imunológicos inteiramente diferentes em ação. Alguns destes estados internos levam à recuperação, enquanto outros mergulham em resultados piores. O desafio para os médicos tem sido o facto de que, quando conseguem ver os sinais de um sistema imunitário a falhar, muitas vezes já é tarde demais para mudar o curso da doença. Para ajudar, os investigadores procuram uma forma de ler os sinais de alerta precoce do corpo, esperando prever que caminho um paciente percorrerá antes que o dano se torne irreversível.

Uma equipa de investigadores liderada por cientistas do Imperial College London e outras instituições no Reino Unido propôs-se mapear estes sinais de alerta precoce em crianças. Focaram-se num grupo de dezenove crianças que tinham chegado às unidades de cuidados intensivos pediátricos em choque grave devido a uma infeção. Estas crianças estavam entre os doentes mais críticos, necessitando de máquinas para as ajudar a respirar e de fármacos potentes para manter a sua pressão arterial. Os investigadores recolheram amostras de sangue destas crianças em dois momentos específicos: o exato momento da admissão na unidade de cuidados intensivos e, novamente, cerca de quarenta e oito horas depois. Ao observar as instruções genéticas dentro das células sanguíneas nestes dois momentos, a equipa pôde observar o sistema imunitário em movimento, em vez de apenas tirar uma fotografia instantânea.

Os cientistas examinaram a atividade de milhares de genes, que são as minúsculas unidades de instrução que dizem às células o que fazer. Descobriram que o sistema imunitário destas crianças não era estático; estava a mudar rapidamente. Nas primeiras amostras, recolhidas na admissão, o sangue era dominado por sinais de neutrófilos, um tipo de glóbulo branco que atua como o primeiro respondedor do corpo à infeção. Estas células estavam a trabalhar arduamente, mas a sua presença também sinalizava um estado de alerta elevado e inflamação. Na segunda amostra, recolhida dois dias depois, o perfil genético tinha mudado. Os sinais dos respondedores de emergência iniciais tinham acalmado, enquanto as instruções para outras células imunitárias, especificamente as células T e as células B que fornecem defesa e memória a longo prazo, tinham ficado muito mais fortes. Esta mudança de uma reação bruta e imediata para uma defesa adaptativa e mais organizada é uma parte normal da cura, mas a velocidade e a direção desta mudança variam de criança para criança.

Para compreender melhor estas mudanças, os investigadores agruparam os genes em equipas que trabalham juntas, como um coro onde muitos cantores seguem o mesmo maestro. Identificaram várias destas equipas de genes que mudaram significativamente ao longo das quarenta e oito horas. Uma equipa, centrada num gene chamado CMTM6, estava muito ativa no início e representava o surto inicial do sistema imunitário inato. Outra equipa, centrada num gene chamado BCL2, tornou-se mais ativa mais tarde, refletindo a ascensão do sistema imunitário adaptativo. Os investigadores também observaram um grupo específico de genes ligado a um padrão de "mau desfecho" que tinham visto em estudos anteriores, conhecido como Endótipo 1. Descobriram que, nas crianças que eventualmente passaram deste padrão perigoso para um mais seguro, os sinais genéticos no primeiríssimo momento já vislumbravam a mudança.

A parte mais impressionante do estudo envolveu um método chamado velocidade de RNA. Esta técnica analisa as cópias brutas e inacabadas de instruções genéticas dentro de uma célula para adivinhar no que a célula se transformará a seguir. É como ver um corredor a meio de uma passada e saber exatamente onde o seu pé irá aterrar a seguir. Utilizando esta abordagem, os investigadores puderam prever o caminho futuro do sistema imunitário de uma criança com base numa única amostra de sangue recolhida na admissão. Para as crianças que começaram no grupo perigoso do Endótipo 1, mas que mais tarde recuperaram, as setas genéticas na sua primeira amostra já apontavam para o Endótipo 2, mais seguro. Isto sugere que a trajetória do corpo é definida muito cedo, e que um único teste no momento da admissão poderia potencialmente dizer aos médicos quais as crianças que estão num caminho de recuperação e quais estão a deslizar para um desfecho pior.

O estudo também destacou uma limitação na forma como a sepse é frequentemente estudada. Muitos esforços de investigação anteriores perderam as horas críticas iniciais porque esperavam até que os pacientes estivessem estáveis para recolher amostras. Quando essas amostras eram recolhidas, as mudanças mais dramáticas já tinham ocorrido, e as crianças mais doentes que morreram precocemente eram frequentemente excluídas dos dados. Este novo estudo, ao amostrar as crianças imediatamente à chegada, capturou o verdadeiro início da crise. No entanto, como todas as dezenove crianças neste grupo específico sobreviveram, os investigadores não puderam comparar os caminhos genéticos daqueles que viveram contra aqueles que morreram. Eles notaram que trabalhos futuros precisam de incluir crianças que não sobrevivem para compreender plenamente os sinais genéticos dos casos mais graves.

Apesar desta limitação, as descobertas oferecem uma nova forma de pensar sobre a sepse. Em vez de a ver como uma única doença que acontece a diferentes pessoas, esta investigação mostra-a como uma jornada dinâmica com diferentes rotas possíveis. A capacidade de prever para onde uma criança se dirige nesta jornada através de uma única amostra precoce abre as portas para cuidados mais precisos. Se os médicos conseguirem identificar uma criança que está presa num caminho perigoso, poderão ser capazes de intervir mais cedo com tratamentos desenhados para conduzir o sistema imunitário de volta à recuperação. O estudo ainda não fornece um novo fármaco ou uma cura, mas fornece um mapa. Mostra que o futuro do corpo está escrito no seu presente e que, com as ferramentas certas, poderemos ser capazes de o ler antes que seja tarde demais.