Projeto poderá abrir caminho para tratamentos novos e aprimorados para uma ampla variedade de doenças respiratórias
Texto publicado no site do NHLBI - National Heart, Lung, and Blood Institute, órgão do Departamento de Saúde e Serviços Humanos dos EUA (acessado em 18.01.2020).
Os mapas podem ser ótimas ferramentas para ajudá-lo a encontrar lugares desconhecidos, mas, no futuro, um novo tipo de mapa poderá ajudar a salvar sua vida.
Bem-vindo ao Programa de Desenvolvimento do Atlas Molecular do Pulmão, ou LungMAP, um esforço histórico para ajudar os pesquisadores a navegar na paisagem complexa e pouco compreendida do pulmão humano. O projeto visa criar o primeiro mapa abrangente do mundo da arquitetura molecular e celular dinâmica do pulmão em desenvolvimento. Os pesquisadores dizem que uma compreensão mais profunda desses recursos pode levar a melhores diagnósticos e tratamentos para uma variedade de doenças respiratórias, incluindo asma, DPOC, fibrose cística e displasia broncopulmonar (DBP).
Financiado pelo Instituto Nacional do Coração, Pulmão e Sangue (NHLBI-EUA), o projeto promete "abrir as portas para uma nova era na pesquisa do pulmão", diz Sara Lin, Ph.D., diretora de programas do Desenvolvimento do Pulmão e Biologia Regenerativa Programa no NHLBI-EUA e oficial de programa do LungMAP.
O LungMAP é basicamente uma ferramenta interativa e multifacetada baseada na Web que fornece a pesquisadores, educadores e clínicos uma maneira centralizada de coletar, analisar e visualizar dados sobre a estrutura e função das inúmeras moléculas, genes, células e tecidos que compõem o desenvolvimento de pulmão, incluindo suas interconexões ocultas.
Até o início do LungMAP em 2014, ninguém havia tentado resolver "um dos mistérios de longa data da Medicina - como as menores unidades de troca de gás, ou alvéolos, se formam durante o desenvolvimento", diz Lin. O projeto espera que suas descobertas ajudem a reverter anos de crescentes taxas de mortalidade por doenças respiratórias nos EUA, lideradas em grande parte por mortes por DPOC.
"Embora os pesquisadores tenham feito grandes progressos nas últimas três décadas no tratamento de doenças pulmonares", diz Lin, "ainda há muito a ser aprendido". É por isso que o projeto está trabalhando duro para gerar, analisar e mapear grandes quantidades de altas resolução de dados biomédicos através de tecnologias inovadoras e de ponta. "Precisamos primeiro entender o pulmão normal para tratar melhor o pulmão anormal", diz ela.
A primeira fase do projeto se concentrou no desenvolvimento pulmonar em camundongos e humanos, com atenção especial na compreensão do desenvolvimento do pulmão desde o nascimento até a primeira infância. A segunda fase do projeto se concentrará exclusivamente no desenvolvimento do pulmão humano e ampliará o escopo da pesquisa até a idade adulta (até 25 anos de idade, idade em que a função pulmonar normalmente atinge o pico). Também explorará o desenvolvimento anormal dos pulmões em doenças raras neonatais e pediátricas, na esperança de encontrar intervenções que possam ajudar.
Os pesquisadores terão acesso a dados e amostras de tecidos de pulmões doentes e normais, para que possam fazer perguntas sobre eles na conveniência da tela do computador, com opções para inserir informações e comparar com seus próprios dados. Esses recursos interativos permitirão identificar genes defeituosos e biomarcadores de doenças, a fim de encontrar novas abordagens diagnósticas e terapêuticas com mais rapidez e eficiência do que cientistas individuais trabalhando de forma independente. O LungMAP também permitirá que os cientistas visualizem imagens em 3D do pulmão e ampliem as estruturas de interesse - mesmo no nível celular - para entender melhor como o pulmão funciona.
Jeffrey Whitsett, MD, co-diretor do Instituto Perinatal no Centro Médico do Hospital Infantil de Cincinnati (EUA) e presidente do Comitê Gestor do LungMAP, diz que o projeto tem semelhanças com o aplicativo Google Maps amplamente utilizado. Mas, em vez de inserir endereços em um mecanismo de pesquisa, os pesquisadores fornecerão "bioinformática" ou dados biológicos, como sequências de DNA e proteínas.
"O poder do LungMAP está realmente nessa bioinformática", diz Whitsett, que estuda doenças pulmonares nos últimos 40 anos. "Os pesquisadores podem inserir dados biológicos complexos para entender estruturas, locais, tipos de células, o que a célula está produzindo, o que a célula está fazendo e como ela interage." Ele diz que o LungMAP também ajudará os cientistas a pesquisar muito mais rápido do que era possível, mesmo cinco anos atrás. "É uma ferramenta maravilhosa para estudar doenças pulmonares."
O projeto já está dando frutos. Os pesquisadores produziram quase 100 trabalhos de pesquisa usando dados do LungMAP. Um estudo forneceu novas ideias sobre como as células pulmonares interagem com o sistema imunológico. Outro estudo forneceu novas ideias sobre como os mamíferos se adaptam à respiração do ar após o nascimento.
Outras realizações notáveis ​​do LungMAP até agora incluem:
Informações sobre as interações moleculares e celulares que resultam em alveologenesis, o processo complexo no qual os pulmões desenvolvem primeiro seus pequenos aglomerados de sacos de ar, como balões, chamados de alvéolos;
Primeiro transcriptoma de célula única e quase proteomas de célula única do pulmão em desenvolvimento, que envolve o exame de genes e proteínas expressos no nível de células individuais;
Identificação de novos marcadores de proteínas para os 40 principais tipos de células pulmonares conhecidas em humanos;
Desenvolvimento de uma variedade de ferramentas para anotação de dados, análise de dados integrada e compartilhamento aprimorado com a comunidade de pesquisa;
Imagem 3D de alta resolução da estrutura dos alvéolos - além do alcance da tomografia computadorizada (TC) ou ressonância magnética (RM);
Testes in vitro de células pulmonares pediátricas primárias isoladas, purificadas e diferenciadas para respostas a infecções virais, oxigênio e vapores de cigarros eletrônicos.
À medida que o LungMAP entra em sua segunda fase, os pesquisadores dizem estar otimistas sobre seu sucesso em ajudar a entender o amplo espectro de doenças pulmonares que afetam milhões de pessoas em todo o mundo. Muitos esperam que a ferramenta poderosa seja substituída por outras ferramentas de pesquisa de doenças pulmonares atualmente em uso, incluindo novas técnicas de imagem, pesquisa genômica de ponta e ensaios clínicos bem projetados que se tornaram a pedra angular da pesquisa nos esforços do NHLBI.
"O LungMAP é um projeto promissor e de ponta que pode fornecer informações de pesquisa transformadoras nas próximas décadas", diz James Kiley, Ph.D., diretor da Divisão de Doenças Pulmonares do NHLBI. "Daqui a cinquenta anos, é concebível que o LungMAP seja lembrado como um dos momentos decisivos na pesquisa de doenças respiratórias."