Uma equipe 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 entre as regiões do cérebro. Um subtipo é caracterizado por níveis incomumente altos de conectividade entre as áreas do cérebro, enquanto o outro apresenta conectividade reduzida. Essa descoberta pode ajudar a abrir caminho para abordagens mais personalizadas no diagnóstico, cuidado e tratamento do autismo.
O estudo foi conduzido por pesquisadores do Istituto Italiano di Tecnologia (IIT – Instituto Italiano de Tecnologia) em Rovereto, Itália, e do Child Mind Institute em Nova Iorque, com contribuições adicionais da Universidade de Trento. Os resultados foram publicados na revista Nature Neuroscience.
Conectividade Cerebral Revela Subtipos Ocultos de Autismo
A pesquisa foi coordenada por Alessandro Gozzi, PhD, diretor do Centro de Neurociência e Sistemas Cognitivos (CNCS) no IIT, e Adriana Di Martino, MD, diretora fundadora do Centro de Autismo do Child Mind Institute.
De acordo com os pesquisadores, este é o primeiro esforço em grande escala para conectar sistematicamente padrões observados em imagens do cérebro humano (por meio de fMRI) com suas causas biológicas subjacentes usando modelos de camundongos. Ao vincular padrões de conectividade cerebral específicos a distintos processos moleculares, o trabalho fornece uma base para futuras estratégias de medicina de precisão no autismo.
Para realizar o estudo, a equipe examinou a conectividade cerebral funcional em 20 modelos diferentes de camundongos e analisou exames de cérebro de 940 crianças e jovens com autismo. Esses resultados foram comparados com exames de mais de 1.000 indivíduos típicos do desenvolvimento.
A análise revelou dois subtipos de autismo consistentes. Um mostrava comunicação reduzida entre as regiões do cérebro, conhecido como hipoconectividade, e estava associado a vias sinápticas. O segundo apresentava comunicação aumentada entre as áreas do cérebro, conhecido como hiperconectividade, e estava ligado a sistemas biológicos relacionados à imunidade. Juntos, esses dois grupos representavam cerca de 25% dos indivíduos com autismo incluídos no estudo.
“Durante décadas, temos observado uma tremenda variabilidade na manifestação do autismo, mas faltava-nos evidência direta de que essas diferenças refletissem uma biologia subjacente distinta”, disse Dr. Alessandro Gozzi, do Instituto Italiano de Tecnologia. “Nossa abordagem nos permitiu isolar fatores genéticos e imunológicos específicos, e depois traduzir essas assinaturas para exames de cérebro humano, mostrando que diferentes padrões de conectividade codificam diferentes vias mecânicas subjacentes ao autismo.”
Modelos de Camundongos Fornecem Pistas Biológicas
Os pesquisadores combinaram dados de imagem cerebral com análises genéticas e bioquímicas em camundongos. Isso lhes permitiu conectar padrões específicos de conectividade cerebral com mudanças ocorrendo em nível celular.
O trabalho mostrou como mecanismos moleculares envolvendo sinapses e o sistema imunológico podem produzir padrões de conectividade distintos que podem ser detectados usando fMRI. Essas descobertas permitiram à equipe estabelecer assinaturas biológicas de referência em camundongos e, em seguida, buscar padrões correspondentes em exames de cérebro humano.
“Os modelos de camundongos nos deram uma ‘Pedra de Rosetta’ biológica”, disse Dr. Adriana Di Martino, do Child Mind Institute. “Podemos ver quais caminhos biológicos impulsionam quais assinaturas de conectividade, e depois buscar esses mesmos padrões em humanos.”
Imagens Cerebrais Humanas Confirmam os Resultados
Os dados de imagem humana foram obtidos do Autism Brain Imaging Data Exchange (ABIDE), uma grande iniciativa internacional de neuroimagem co-fundada pela Dr. Di Martino, que combina conjuntos de dados de centros de pesquisa ao redor do mundo, além de dados 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 gênica fortaleceram as descobertas. As regiões do cérebro associadas à hipoconectividade mostraram enriquecimento de genes sinápticos, enquanto as regiões hiperconectadas foram enriquecidas para genes relacionados à imunidade. Esses resultados correspondiam de perto aos mecanismos biológicos observados nos estudos com camundongos.
Importante destacar que os mesmos subtipos apareceram consistentemente em múltiplos conjuntos de dados independentes, demonstrando que as descobertas eram reproduzíveis.
“Encontrar os mesmos subtipos reproduzíveis em dezenas de locais de pesquisa independentes foi uma validação crítica”, acrescentou Dr. Gozzi.
Em Direção a Cuidados Mais Personalizados para o Autismo
Os dois subtipos também apresentaram diferenças na organização geral do cérebro e mostraram diferenças modestas nas avaliações padrão de autismo. Os indivíduos do grupo de hiperconectividade tendiam a pontuar um pouco mais alto nas medidas de gravidade do autismo.
“Marcadores biológicos baseados no cérebro revelam distinções que as avaliações comportamentais atuais não capturam completamente”, observou Dr. Di Martino.
Os pesquisadores alertam que esses dois padrões de conectividade provavelmente representam apenas uma parte da diversidade biológica do autismo. Eles acreditam que subtipos adicionais podem surgir à medida que conjuntos de dados maiores se tornem disponíveis e os métodos analíticos continuem a melhorar.
O estudo foi apoiado por meio de uma colaboração internacional coordenada pelo Instituto Italiano de Tecnologia e pelo Child Mind Institute. O financiamento foi fornecido pela Simons Foundation Autism Research Initiative, pelo European Research Council através dos projetos #DISCONN e #BRAINAMICS, pela Brain and Behavior Foundation, pela Fondazione Telethon, e pelo National Institute of Mental Health dos EUA.
