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 de comunicação diferente no cérebro. Um subtipo é caracterizado por níveis invulgarmente elevados de conectividade entre regiões do cérebro, enquanto o outro apresenta conectividade reduzida. 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 Istituto Italiano di Tecnologia (IIT-Instituto Italiano de Tecnologia) em Rovereto, Itália, e do Child Mind Institute em Nova York, com contribuições adicionais da Trent University. Seus resultados foram publicados em Neurociência da natureza.
A conectividade cerebral revela subtipos ocultos de autismo
O estudo foi coordenado por Alessandro Gozzi, PhD, diretor do Centro de Neurociências e Sistemas Cognitivos (CNCS) do IIT, e Adriano Di Martino, MD, diretor fundador do Centro para Autismo do Child Mind Institute.
De acordo com os pesquisadores, esta é a primeira tentativa em grande escala de vincular sistematicamente os padrões observados em imagens do cérebro humano (usando fMRI) às suas causas biológicas subjacentes, usando modelos de camundongos. Ao vincular padrões específicos de comunicação cerebral a diferentes processos moleculares, o trabalho estabelece as bases para futuras estratégias de medicina de precisão no autismo.
Para o estudo, a equipe estudou a conectividade cerebral funcional 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 mostrou conectividade reduzida entre regiões cerebrais, conhecida como hipoconectividade, e estava ligado a vias sinápticas. A segunda mostrou maior conectividade entre regiões cerebrais, conhecida como hiperconectividade, e estava ligada a sistemas biológicos relacionados ao sistema imunológico. Juntos, esses dois grupos representaram cerca de 25% das pessoas com autismo incluídas no estudo.
“Durante décadas observámos uma enorme variabilidade na forma como o autismo se manifesta, mas faltou-nos 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 que diferentes padrões de conectividade codificam diferentes mecanismos subjacentes ao autismo”.
Modelos de ratos fornecem pistas biológicas
Os pesquisadores combinaram dados de imagens cerebrais com análises genéticas e bioquímicas em ratos. Isso lhes permitiu conectar certos padrões de comunicação cerebral com mudanças que ocorrem no nível celular.
Seu trabalho mostrou como mecanismos moleculares envolvendo sinapses e o sistema imunológico podem criar padrões de conectividade distintos que podem ser detectados por fMRI. 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 Di Martino, do Child Mind Institute. “Poderíamos ver quais caminhos biológicos conduzem quais assinaturas de conexão e então procurar os mesmos padrões em humanos”.
Imagens do cérebro humano confirmam os resultados
Os dados de imagens humanas vieram do Autism Brain Imaging Data Exchange (ABIDE), uma importante iniciativa internacional de neuroimagem co-fundada pelo Dr. Di Martino que reúne conjuntos de dados de centros de pesquisa de todo o mundo, bem como do Child Mind Institute.
Quando os pesquisadores analisaram os dados humanos, encontraram os mesmos padrões de hiperconectividade e hipoconectividade encontrados nos modelos de camundongos.
Análises adicionais de expressão genética confirmaram os resultados. As regiões cerebrais associadas à hipoconectividade apresentaram enriquecimento de genes sinápticos, enquanto as regiões hiperconectadas foram enriquecidas em genes relacionados ao sistema imunológico. Estes resultados foram muito consistentes com os mecanismos biológicos observados nos estudos com ratos.
É importante ressaltar que os mesmos subtipos apareceram consistentemente em vários conjuntos de dados independentes, demonstrando que os resultados foram reprodutíveis.
“Encontrar os mesmos subtipos reprodutíveis em dezenas de locais de pesquisa independentes foi uma confirmação crítica”, acrescentou o Dr. Gozzi.
Rumo a um atendimento mais personalizado para pessoas com autismo
Os dois subtipos também mostraram diferenças na organização geral do cérebro e diferenças modestas nas pontuações padrão do autismo. Os indivíduos do grupo de hiperconectividade tenderam a pontuar um pouco mais alto na escala de gravidade do autismo.
“Os biomarcadores cerebrais 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 apenas parte da diversidade biológica do autismo. Eles sugerem que subtipos adicionais podem surgir à medida que conjuntos maiores de dados se tornam disponíveis e as técnicas analíticas melhoram.
A pesquisa foi apoiada por uma colaboração internacional coordenada pelo Instituto Italiano de Tecnologia e pelo Instituto Child Mind. O financiamento foi fornecido pela Iniciativa de Pesquisa sobre Autismo da Fundação Simons, pelo Conselho Europeu de Pesquisa por meio dos projetos #DISCONN e #BRAINAMICS, pela Fundação Cérebro e Comportamento, pela Fondazione Telethon e pelo Instituto Nacional de Saúde Mental dos EUA.
