Abordagem genômica para pesquisa clínica na progressão da doença de Chagas humana

Medicina de precisão no combate à doença de Chagas

 

Os Laboratórios de Pesquisa Clínica em doença de Chagas (LapClin Chagas) e de Imunologia e Imunogenética em Doenças Infecciosas (Lab-Imuno) do Instituto Nacional de Infectologia Evandro Chagas da Fiocruz (INI/Fiocruz) desenvolvem  pesquisa pioneira sobre a doença de Chagas em parceria com outros laboratórios da Fiocruz e diversas instituições médicas e científicas nacionais e estrangeiras.

O estudo investiga dados de saúde dos pacientes incluindo análises de DNA para prever, de forma personalizada, quem corre mais risco de desenvolver a cardiopatia chagásica crônica. Para isso, a investigação avalia os fatores genéticos e não genéticos para identificar em quais portadores a doença de Chagas pode progredir para a doença cardíaca.

O projeto é liderado por dois pesquisadores do INI/Fiocruz: Dr. Roberto Magalhães Saraiva, do LapClin Chagas, e Dra. Maria da Glória Bonecini de Almeida, do Lab-Imuno.

O futuro do tratamento clínico


Esta pesquisa é o passo inicial para associar dados genéticos e não genéticos, imunológicos, clínicos, da cardiologia, da nutrição e do tratamento, a fim de tornar esta ferramenta de saúde de precisão útil para os médicos tratarem com mais eficácia e identificarem se um paciente tem propensão a desenvolver a cardiopatia chagásica crônica de forma mais rápida.

 

 

Análise do DNA e do ambiente


O estudo avalia os fatores genéticos através da abordagem genômica para mapear alterações nos genes de pessoas com a forma crônica da doença, com ou sem a cardiopatia chagásica crônica. Os fatores não genéticos serão estudados através da abordagem epigenômica, investigando como elementos ambientais — como fumo, nutrição, poluição e alcoolismo — podem agravar a doença.

 

O impacto na saúde pública


A pesquisa desenvolvida pelos LapClin Chagas e Lab-Imuno do INI/Fiocruz e pelos parceiros preenche uma lacuna crítica no conhecimento científico: descobrir por que um em cada três portadores evolui para a cardiopatia chagásica crônica. A doença de Chagas afeta até 3,7 milhões de pessoas apenas no Brasil, a imensa maioria na fase crônica. E a insuficiência cardíaca causada pela doença de Chagas tem pior prognóstico, evoluindo de forma mais grave do que a causada por outras doenças.— podem agravar a doença.

Fundamento

A doença de Chagas (DC) causada pela infecção pelo parasita Trypanosoma cruzi cursa com duas fases. Uma fase inicial aguda com sintomas ou não; e a fase crônica sem complicações (forma indeterminada) que pode evoluir para forma com complicações cardíacas, digestivas ou ambas ao longo da vida. A imensa maioria dos pacientes se encontra na fase crônica e podemos ter até 3,7 milhões de pessoas infectadas apenas no Brasil.
A evolução desta doença depende de muitos fatores, incluindo condições do parasita e do paciente, como a sua genética – que é o conjunto de características que herdamos de nossos pais. Um em cada três portadores da DC vai evoluir para doença cardíaca, ou cardiopatia chagásica crônica (CCC).

A CCC é importante causa de doença cardíaca em áreas endêmicas da América Latina e é responsável pelo excesso de mortalidade atribuída à DC por condições clínicas graves, como a insuficiência cardíaca (IC), morte súbita ou acidente vascular cerebral. A DC é uma das principais causas de IC nos países endêmicos, variando de 4% até 50% dos casos, dependendo do registro.
Além disso, a IC causada pela DC tem pior prognóstico, ou seja evolui de forma mais grave, do que a causada por outras doenças. Assim, como os pacientes com a forma indeterminada da DC progridem para CCC a uma taxa de 1,9% ao ano, a DC continuará sendo importante problema de saúde pública no Brasil.

Porém, uma lacuna fundamental no conhecimento da DC é identificar quais pacientes irão progredir para CCC. A predição personalizada da CCC com base em características epidemiológicas, clínicas e genético-moleculares permitiria otimizar a relação risco-benefício do tratamento da DC. Estes conceitos são pouco difundidos e há pouca pesquisa sobre prevenção personalizada de doenças infecciosas, tão relevantes no Brasil.
Esta pesquisa é o passo inicial para associar dados genéticos e não genéticos, imunológicos, clínicos, da cardiologia, da nutrição e do tratamento a fim de tornar esta ferramenta de saúde de precisão útil para os médicos tratarem com mais eficácia e identificarem se um paciente tem propensão a desenvolver a CCC de forma mais rápida.

Acreditamos que, em breve, teremos respostas para que no futuro esta ferramenta esteja disponível no SUS.

Objetivo geral

Nosso objetivo com esta pesquisa é identificar alterações nos genes, porção do DNA que induz características físicas e metabólicas, em pessoas que vivem com DC crônica com ou sem a CCC. Esta ferramenta se chama análise genômica. Mas, há fatores não genéticos que podem também alterar o curso da DC e estes, são fatores ambientais, como fumo, nutrição, poluição, alcoolismo, dentre outros. Estes fatores não genéticos induzem alterações no DNA e  a ferramenta que estuda estas mudanças é chamada de análise de metilação ou epigenoma. Assim, se estudarmos os fatores genéticos e não genéticos, poderemos identificar um grupo de fatores que possam estar associados à progressão para a CCC.

Objetivos Específicos

  1. Identificar individualmente biomarcadores associados a CCC através dos perfis de sequenciamento completo do genoma e metilação DNA (epigenoma)
  2. Associar os biomarcadores genéticos e não genéticos com a presença de CCC
  3. Desenvolver um modelo multifatorial para predição de risco de progressão para a CCC
  4. Identificar através de georreferenciamento áreas onde há preponderância de variantes genéticas associadas à CCC
  5. Realizar projetos de extensão comunitária para divulgação, conscientização de usuários, profissionais de saúde e gestores sobre a DC, visando a prevenção e a identificação de portadores da DC.

O projeto encontra-se aprovado pelo CEP do INI sob número 54493821.0.0000.5262 e é realizado de acordo com a resolução 466/12 do CNS e Boas Práticas Clínicas, a qual regulamenta pesquisa em seres humanos. O Termo de Consentimento Livre e Esclarecido (TCLE) está de acordo com as normativas éticas brasileiras vigentes, e inclui a possibilidade do uso dos dados e das amostras biológicas para pesquisas futuras, conforme disposições contidas na Resolução CNS nº 441/2011 e na Portaria nº 2.201/2011.

Estudo caso-controle exploratório transversal, desenhado para identificar biomarcadores genéticos e não genéticos associados a presença de CCC.

A integração de análises do genoma e  epigenoma na mesma população poderá, em modelo multifatorial integrativo, aumentar as chances de encontrarmos biomarcadores que possam em futuro próximo serem utilizados na clínica médica e disponibilizados no SUS, como ocorre com outros marcadores tumorais.

Para tal, incluiremos 1.800 pessoas que vivem cronicamente com a DC. Serão incluídos participantes das coortes do INI/Fiocruz e do Hospital de Clínicas da Faculdade de Medicina da USP e de áreas endêmicas de dois municípios do Ceará (Quixeré e Limoeiro do Norte), dois municípios da Bahia (Novo Horizonte e Tremedal), um município de Goiás (Posse).

 

Critérios de inclusão: Pacientes com DC: ambos os sexos, maiores de 18 anos, com sorologia positiva para T. cruzi por 2 métodos distintos.

 

Critérios de Exclusão: Os pacientes com DC não podem ter cardiopatia associada que dificulte a identificação de progressão para CCC ou comorbidades que impactem sua sobrevida a curto prazo.

 

O genoma está sendo sequenciado na Plataforma de Genômica da Fiocruz e o epigenoma no Instituto Nacional do Câncer (INCA). O alinhamento ao genoma humano será realizado em parceria com o Laboratório Nacional de Computação Científica (LNCC). A Fiocruz e o INCA dispõem de Plataformas tecnológicas para Genômica (https://plataformas.fiocruz.br/) e Metilômica (Plataforma de Epigenética – https://www.gov.br/inca/pt-br/assuntos/pesquisa/plataformas-multiusuario/epigenetica), respectivamente, consolidadas e de livre acesso ao público interno e externo. Utilizaremos ferramentas de bioinformática avançadas para investigar variantes genéticas e epigenéticas com diferente frequência entre pessoas com forma indeterminada e CCC.

Além disso, a CCC possui diferentes graus de gravidade e a frequência das variantes genéticas também será comparada entre os diferentes graus de gravidade da CCC. Para estas análises, contamos com a equipe do LNCC, do INI/Fiocruz, e de nossos parceiros externos para explorar diferentes modelos de predição:

  • O Modelo I considerará análises dos genes/variantes diferentemente expressos entre pessoas com forma indeterminada e CCC;
  • O Modelo II consiste em uma regressão múltipla de Cox que será aplicada para avaliar o desempenho preditivo de cada modelo, utilizando como variáveis independentes os fatores de risco não genéticos nutricionais, demográficos, étnicos, epidemiológicos, clínicos, ambientais, e genéticos.

Nosso projeto inovador e ambicioso fornecerá novos insights sobre o uso de informações epidemiológicas, clínicas, genéticas e (epi)genéticas para validar marcadores de progressão para CCC.

Tais conhecimentos poderão auxiliar na conduta clínica, identificando pacientes com melhor relação risco/benefício para tratamento específico e cardiovascular no SUS, promovendo melhor qualidade de vida e sobrevida dos pacientes, além de colaborar com o desenvolvimento de novas terapias que possam ser aplicáveis ao SUS.

O desenvolvimento de uma nova tecnologia de predição de progressão da forma indeterminada para a forma cardíaca é extremamente importante para os pacientes e para o SUS sob diversos aspectos:

  • Atualmente a única estratégia para pacientes com forma indeterminada é a realização de ECG anualmente. No entanto, esta estratégia diagnostica a progressão já ocorrida para a forma cardíaca. Uma tecnologia de predição com alta acurácia permitirá identificar pacientes de baixíssimo risco de progressão, o que será benéfico para sua saúde mental e qualidade de vida. Para o SUS, pode-se evitar visitas frequentes com realização de exames complementares para os pacientes de baixíssimo risco de progressão, o que resulta em redução de custos.
  • A identificação de grupo de pacientes com maior risco de progressão reduzirá a relação custo/benefício do tratamento antiparasitário para o SUS.
  • O tratamento específico de pacientes com DC reduz o risco de transmissão congênita e o risco de progressão para a forma cardíaca e de eventos cardiovasculares. A identificação de grupo de pacientes com maior risco de progressão ou de eventos cardiovasculares aumenta o benefício clínico e reduz os custos relacionados às diversas complicações da DC cardíaca: internações por IC, arritmia ou acidente vascular cerebral, implantes de dispositivos cardíacos, transplante cardíaco e custos relacionados a reabilitação e fisioterapia.
  • A tecnologia do Expresso Chagas permite a detecção de casos novos e a sua referência para serviços clínicos, o que gera benefício ao paciente e ao SUS.
  • Finalmente, a incorporação das novas tecnologias serão avaliadas por método de Avaliação de Tecnologia em Saúde através da mensuração do QALY para análise de custo-efetividade.

 

Com o desenvolvimento deste projeto, esperamos ter como produtos

1- Publicação de artigos científicos em revistas de acesso aberto de médio/alto impacto na área da pesquisa desenvolvida (3 artigos);

2- Apresentação em eventos científicos;

3- Discussão dos temas com a sociedade civil, através das Associações de pacientes com DC;

4- Interseção com resultados do Programa Genoma Brasil para mitigar diferenças étnicas que possam estar associadas a população brasileira;

5 – Inserção de jovens pesquisadores em metodologias de ponta e sua aplicação na pesquisa clínica;

6- Fortalecimento da pesquisa clínica na Fiocruz, interligação com a pesquisa biomédica bench to bed;

7- Geração de conhecimento diferenciado sobre mecanismos moleculares que contribuem para identificar e validar biomarcadores de progressão para a CCC;

8- Análises multiparamétricas de dados obtidos pelas metodologias ÔMICAS em pacientes bem caracterizados clínica e nutricionalmente;

9- Contribuir com dados de genoma e epigemona na população brasileira.

10- Desenvolvimento protótipo de diagnóstico para predizer progressão CCC usando dados genéticos e não genéticos.

 

A aplicação destas tecnologias ômicas de nova geração na conduta clínica, inserida no conceito de saúde de precisão, e ampliando para incluir fatores ambientais que podem estar influenciando os fatores genéticos, em populações com perfis sociais e culturais distintos, poderá ser de fundamental importância no manejo desta doença negligencia no Brasil e fornecer dados cruciais no desenvolvimento de metodologias que possam ser aplicadas ao SUS.

Este projeto pode resultar em produto não existente no País para uso no SUS. O Ministério da Saúde através do Projeto Genoma Brasil vem implementando tecnologias de nova geração para montar perfil genético da população Brasileira em relação a doenças raras e cardiopatias. Esta proposta adicionará ao Projeto Genoma Brasil os dados de genoma completo da casuística.

Extensão Comunitária

Membros da equipe do projeto têm vasta experiência em atividades de divulgação científica, tendo criado instrumentos de comunicação com a sociedade a respeito de projetos com participação comunitária. Destaca-se o Expresso Chagas XXI (https://expressochagas.com/) que é uma tecnologia social desenvolvida em conjunto com a Associação Rio Chagas (Araújo-Jorge et al, 2021) e tem núcleos em municípios com alto índice de vulnerabilidade para a DC crônica, segundo o Boletim epidemiológico (MS-SVS número especial abril 2022), nos estados de Goiás, Minas Gerais, Piauí e Ceará.

Através dessa tecnologia e das equipes locais qualificadas, realizamos diálogo direto com a população afetada pela DC ou em risco socioambiental. Através desses núcleos, foram recrutados participantes dos estados do Ceará e Goiás e ações educativas e de extensão relacionadas a DC foram e serão realizadas.

Os participantes de áreas endêmcas da Bahia serão recrutados através do projeto “Avaliação da Efetividade de um Teste Rápido e de Tratamentos para Doença de Chagas: Coorte Oxente Chagas Bahia”, nos municípios de Novo Horizonte e Tremedal. Este projeto também tem forte componente de extensão comunitária.

Participantes

1 – Instituto Nacional de Infectologia Evandro Chagas (RJ):

Laboratório de Pesquisa Clínca em doença Chagas.

Laboratório de Imunologia e Imunogenética em doenças Infecciosas

2 – Instituto Oswaldo Cruz (RJ):

Laboratório de Inovações em Terapias

Laboratório de Biologia das Interações

3 – Instituto René Rachou (MG)

Grupo Integrativo de Pesquisa em Biomarcadores

4- Instituto Gonçalo Muniz (BA)

Grupo de Pesquisa Interdisciplinar em Biotecnologia e Epidemiologia de Doenças Infecciosas (GRUPIBE)/ Laboratório Avançado de Saúde Pública (LASP)

5- Unidade de Apoio de Diagnóstico (UNADIG-RJ)

Laboratório de Diagnóstico Molecular

USP/Instituto do Coração/Instituto de Medicina Tropical

INCA

Plataforma de Epigenética

Laboratório Nacional de Computação Científica (LNCC)

Secretaria da Saúde Pública do Estado do Pará 

Fundação Santa Casa de Misericórdia do Pará (FSCMPA).

Universidade do Texas Brownsville, EUA

Instituto de Diabete e Obesidade

Departamento Genética

Faculdade de Medicina de Heidelberg, Alemanha

Instituto de Biometria Médica

 

INSERM (The French National Institute for Health and Medical Research)