Uma equipa internacional de cientistas encontrou evidências de que o autismo pode compreender pelo menos dois subtipos biológicos distintos, cada um definido por diferentes padrões de comunicação cerebral. Um subtipo é caracterizado por uma conectividade anormalmente elevada entre regiões do cérebro, enquanto o outro tem uma conectividade mais baixa. A descoberta pode ajudar a preparar o caminho para abordagens mais personalizadas ao diagnóstico, cuidados e tratamento do autismo.
O estudo foi liderado por pesquisadores do Instituto Politécnico de Tecnologia de Rovereto, Itália, e do Child Mind Institute, em Nova York, com contribuições adicionais da Universidade de Trento. Suas descobertas foram publicadas em Neurociência da Natureza.
Conexões cerebrais revelam subtipos ocultos de autismo
A pesquisa foi coordenada por Alessandro Gozzi, Ph.D., diretor do Centro de Neurociências e Sistemas Cognitivos (CNCS) do Instituto Indiano de Tecnologia, e Adriana Di Martino, MD, diretora fundadora do Centro de Autismo do Child Mind Institute.
Os pesquisadores dizem que este é o primeiro esforço em grande escala para usar modelos de camundongos para vincular sistematicamente padrões observados em imagens do cérebro humano (por meio de ressonância magnética funcional) às suas causas biológicas subjacentes. Ao vincular padrões específicos de conectividade cerebral a diferentes processos moleculares, este trabalho estabelece as bases para futuras estratégias de medicina de precisão para o autismo.
Para conduzir o estudo, a equipe examinou conexões cerebrais funcionais em 20 modelos diferentes de camundongos e analisou tomografias cerebrais de 940 crianças e jovens adultos com autismo. Os resultados foram comparados com exames de mais de 1.000 indivíduos neurologicamente normais.
A análise revelou dois subtipos consistentes de autismo. Um deles mostra comunicação reduzida entre áreas cerebrais, chamada hipoconectividade, e está ligado a vias sinápticas. O segundo resultado mostrou aumento da comunicação entre regiões do cérebro, chamada hiperconectividade, e estava ligada a sistemas biológicos relacionados ao sistema imunológico. Juntos, esses dois grupos representaram cerca de 25% dos pacientes autistas no estudo.
“Durante décadas, observámos grandes diferenças na forma como o autismo se manifesta, mas não tínhamos provas directas de que estas diferenças reflectissem diferentes biologias subjacentes”, disse o Dr. Alessandro Gozzi, do Instituto Italiano de Tecnologia. “Nossa abordagem nos permitiu isolar fatores genéticos e imunológicos específicos e depois traduzir essas assinaturas em exames cerebrais humanos, mostrando os diferentes caminhos mecanísticos subjacentes à codificação de diferentes padrões de conectividade”.
Modelos de ratos fornecem pistas biológicas
Os pesquisadores combinaram dados de imagens cerebrais de ratos com análises genéticas e bioquímicas. Isto permitiu-lhes vincular padrões específicos de conectividade cerebral a mudanças que ocorrem no nível celular.
Seu trabalho mostra como os mecanismos moleculares envolvidos nas sinapses e no sistema imunológico produzem padrões de conectividade distintos que podem ser detectados por meio de ressonância magnética funcional. As descobertas permitiram à equipe estabelecer assinaturas de referência biológica em ratos e depois procurar padrões correspondentes em exames cerebrais humanos.
“Os modelos de camundongos nos fornecem uma ‘Pedra de Roseta’ biológica”, disse a Dra. Adriana Di Martino, do Child Mind Institute. “Podemos ver quais caminhos biológicos conduzem quais recursos de conectividade e então procurar os mesmos padrões em humanos”.
Imagens do cérebro humano confirmam esta descoberta
Os dados de imagens humanas vêm do Autism Brain Imaging Data Exchange (ABIDE), um grande projeto internacional de neuroimagem co-fundado pelo Dr. Di Martino que combina 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 o mesmo padrão de hiper e hipoconectividade encontrado no modelo do rato.
Análises adicionais de expressão genética reforçaram esta descoberta. As regiões cerebrais associadas à hipoconectividade mostraram enriquecimento em genes sinápticos, enquanto as regiões de hiperconectividade foram enriquecidas em genes relacionados ao sistema imunológico. Estes resultados estão de acordo com os mecanismos biológicos observados em estudos com ratos.
É importante ressaltar que os mesmos subtipos apareceram consistentemente em vários conjuntos de dados independentes, mostrando que os resultados são reprodutíveis.
“Encontrar o mesmo subtipo de forma reprodutível em dezenas de centros de pesquisa independentes é uma validação crítica”, acrescentou o Dr. Gozzi.
Rumo a um cuidado mais personalizado do autismo
Os dois subtipos também mostraram diferenças na organização geral do cérebro e diferenças modestas nas avaliações padrão do autismo. Os indivíduos do grupo hiperconectado tenderam a pontuar mais alto nas medidas de gravidade do autismo.
“Os biomarcadores baseados no cérebro revelam diferenças que as avaliações comportamentais atuais não conseguem captar totalmente”, disse o Dr. DiMartino.
Os investigadores alertam que estes dois padrões de conectividade podem representar apenas uma parte da diversidade biológica do autismo. Eles argumentam que à medida que maiores conjuntos de dados se tornam disponíveis e os métodos de análise continuam a melhorar, mais subtipos podem surgir.
A pesquisa foi apoiada por uma colaboração internacional coordenada pelo Instituto Italiano de Tecnologia e pelo Instituto de Psicologia Infantil. O financiamento é fornecido pelo Programa de Pesquisa sobre Autismo da Fundação Simons, pelo Conselho Europeu de Pesquisa por meio dos programas #DISCONN e #BRAINAMICS, pela Brain & Behavior Foundation, pela Fondazione Telethon e pelo Instituto Nacional de Saúde Mental.
