O nouă tehnologie le permite cercetătorilor să vadă ce se întâmplă în țesutul inimii transplantate la nivel aproape celular. Aceeași formă de respingere, identificată la microscop prin biopsie, poate ascunde mecanisme moleculare foarte diferite.
Respingerea unui transplant cardiac este una dintre cele mai importante provocări după intervenția care poate salva viața pacientului. Medicii urmăresc în mod constant semnele că sistemul imunitar atacă inima transplantată, însă metoda tradițională de evaluare, bazată în principal pe biopsie și examinarea microscopică a țesutului, nu surprinde întotdeauna întreaga complexitate a procesului.
Un nou studiu realizat de cercetători de la Vanderbilt Health și Institutul de Cercetare în Genomică Translațională (TGen) propune o perspectivă diferită: „cartografierea” activității genelor direct în țesutul inimii transplantate.
Cercetarea, publicată pe 10 august în revista Nature Cardiovascular Research, folosește transcriptomica spațială bazată pe imagini pentru a urmări modificările moleculare asociate cu respingerea acută și cu răspunsul la tratamentele imunomodulatoare.
Mai mult, cercetătorii au identificat o legătură între anumite tipare de expresie genică și dezvoltarea vasculopatiei alogrefei cardiace (CAV), o complicație asociată cu respingerea cronică și cu limitarea supraviețuirii pe termen lung a inimii transplantate.
Respingerea apare atunci când sistemul imunitar al organismului recunoaște organul transplantat ca fiind „străin” și începe să îl atace.
Fenomenul nu este rar. Potrivit cercetătorilor, până la 40% dintre beneficiarii unui transplant de organ pot prezenta un episod de respingere în primul an după intervenție.
Problema este că respingerea poate avea consecințe serioase. În timp, aceasta poate contribui la deteriorarea funcției organului transplantat, la insuficiență și, în anumite situații, poate pune viața pacientului în pericol.
În cazul transplantului cardiac, medicii folosesc în mod obișnuit biopsii endomiocardice pentru supravegherea inimii transplantate. O mică mostră de țesut este prelevată și analizată histologic pentru a identifica semnele respingerii.
Este o metodă importantă și indispensabilă în monitorizarea pacienților. Însă noul studiu sugerează că imaginea oferită de microscop poate fi doar o parte din poveste.
Una dintre problemele majore identificate de cercetători este eterogenitatea respingerii.
Cu alte cuvinte, doi pacienți pot primi un grad histologic similar de respingere la examinarea biopsiei, dar în interiorul țesutului lor să se desfășoare procese moleculare foarte diferite.
„Observăm o variabilitate substanțială în ceea ce privește gradele histologice de respingere, ceea ce afectează precizia terapiilor noastre imunosupresive, existând riscul unei imunosupresii excesive sau insuficiente, cu consecințe clinice ulterioare”, a explicat dr. Ravi Shah, profesor de medicină cardiovasculară „Gottlieb C. Friesinger II” și profesor de medicină la Vanderbilt Health, coautor principal corespondent al studiului.
Această problemă este importantă deoarece tratamentul trebuie găsit într-un echilibru delicat.
Pe de o parte, dacă răspunsul imun nu este controlat suficient, pacientul poate continua să respingă organul. Pe de altă parte, o imunosupresie prea intensă poate expune organismul la alte riscuri, inclusiv infecții și alte complicații asociate tratamentului.
De aici apare miza medicinei de precizie: nu doar să se spună dacă există respingere, ci să se înțeleagă ce tip de proces biologic are loc în țesut și cum este probabil să răspundă pacientul la tratament.
Pentru a merge dincolo de ceea ce poate fi observat prin histologie, echipa de cercetători a apelat la transcriptomica spațială.
Pe scurt, transcriptomica studiază moleculele de ARN produse de celule, oferind informații despre genele care sunt active într-un anumit moment.
Componenta „spațială” adaugă însă o informație esențială: unde anume în țesut se desfășoară aceste activități moleculare.
Astfel, cercetătorii pot construi o adevărată hartă moleculară a țesutului, observând tiparele de expresie genică la rezoluție foarte fină.
În cadrul studiului au fost analizate probe longitudinale de biopsie endomiocardică provenite de la 49 de adulți și 13 copii care au beneficiat de transplant cardiac.
Probele au fost recoltate de la aceiași pacienți în diferite momente, inclusiv în timpul episoadelor de respingere acută și după administrarea unor terapii imunomodulatoare.
Biopsiile au provenit de la beneficiari ai unui transplant cardiac tratați la Vanderbilt Health, care au efectuat biopsii de rutină sau biopsii indicate de situația clinică, în perioada decembrie 2017 - ianuarie 2023.
Rezultatele au scos la iveală o imagine mult mai complexă decât cea oferită de simpla clasificare histologică.
Cercetătorii au identificat mai multe tipuri de celule implicate în respingerea acută și în modul în care țesutul răspunde la terapiile imunomodulatoare.
În același timp, au observat diferențe moleculare importante atât între diferite tipuri de respingere, cât și între pacienți care aveau același grad histologic de respingere.
Această descoperire ar putea explica de ce evoluția clinică nu este întotdeauna aceeași.
Un pacient poate avea manifestări minime sau chiar să nu prezinte simptome evidente, în timp ce un alt pacient, cu un grad histologic comparabil, poate ajunge într-o stare mult mai gravă.
„Heterogenitatea moleculară poate ajuta la explicarea spectrului de manifestări clinice, de la absența completă a simptomelor până la șocul cardiogen, pentru același grad histologic de respingere”, a declarat dr. Nicholas Banovich, vicepreședinte pentru dezvoltare științifică și profesor la TGen, coautor principal corespondent al studiului, conform Medical Xpress.
Poate una dintre cele mai interesante observații ale cercetării este legată de răspunsul la tratamentul anti-respingere.
Biopsiile inițiale provenite de la pacienții care au răspuns la terapiile imunomodulatoare prezentau profiluri transcriptomice diferite față de biopsiile pacienților care nu au răspuns la tratament.
Cu alte cuvinte, înainte sau în timpul tratamentului, țesutul inimii pare să poarte o „semnătură” moleculară care poate fi diferită în funcție de modul în care pacientul va evolua.
Această observație este deosebit de importantă pentru medicina de precizie.
În viitor, astfel de profiluri ar putea contribui la identificarea pacienților care au nevoie de intervenții mai agresive și a celor pentru care o abordare mai puțin intensă ar putea fi suficientă.
Deocamdată, rezultatele nu înseamnă că transcriptomica spațială va înlocui imediat biopsia sau că medicii pot decide tratamentul exclusiv pe baza acestor semnături genetice. Studiul oferă însă o direcție importantă pentru dezvoltarea unor astfel de instrumente.
Dr. Ravi Shah a explicat că echipa a urmărit să examineze direct fenotipurile moleculare din țesut în timpul respingerii și după administrarea tratamentului anti-respingere.
„Acesta a fost un efort cu adevărat multidisciplinar, cu colaboratori din cadrul Vanderbilt Health și TGen, inclusiv secția noastră de medicină a transplantului”, a spus cercetătorul.
Prin această abordare, biopsia nu mai este privită doar ca o imagine microscopică a țesutului, ci ca o sursă de informații despre comportamentul celulelor și activitatea genelor.
Este o schimbare de perspectivă importantă: în loc să se întrebe doar „cât de gravă este respingerea?”, cercetătorii încearcă să afle și „ce se întâmplă exact în acest țesut și de ce acest pacient răspunde diferit față de altul?”
Cercetarea nu s-a oprit la respingerea acută.
O altă țintă importantă a fost vasculopatia alogrefei cardiace - CAV, una dintre complicațiile majore care pot afecta pe termen lung o inimă transplantată.
În CAV, vasele de sânge ale inimii transplantate sunt afectate progresiv, ceea ce poate compromite circulația și funcționarea organului.
Cercetătorii au identificat modele de expresie genică specifice anumitor tipuri de celule asociate cu CAV. Aceste gene au fost exprimate în probe provenite de la pacienți cu CAV în stadiu terminal, care au ajuns să necesite un nou transplant cardiac.
Rezultatul sugerează că există o legătură moleculară între anumite programe celulare observate în țesut și dezvoltarea acestei forme de afectare cronică.
Pentru pacienții care au primit un transplant cardiac, una dintre marile întrebări este cât timp va putea funcționa organul transplantat.
Dacă cercetătorii pot identifica mai devreme semnăturile moleculare asociate cu respingerea sau cu dezvoltarea CAV, acestea ar putea deveni, în timp, biomarkeri care să ajute la estimarea riscului.
„Ne așteptăm ca datele generate prin abordări precum a noastră să contribuie la descoperirea timpurie a biomarkerilor și a medicamentelor, pentru a prelungi în mod semnificativ supraviețuirea organului transplantat”, a declarat Nicholas Banovich.
Asta ar putea schimba treptat modul în care este urmărită respingerea: de la o abordare bazată în principal pe ceea ce poate fi văzut la microscop către una în care informația histologică este completată de date moleculare extrem de detaliate.
Studiul nu oferă încă un test disponibil pe scară largă pentru pacienții cu transplant cardiac și nu înseamnă că tratamentele actuale vor fi abandonate.
Importanța sa este alta: cercetătorii au construit o resursă moleculară detaliată care ar putea ajuta la înțelegerea motivului pentru care respingerea se manifestă atât de diferit de la un pacient la altul.
În viitor, astfel de informații ar putea contribui la:
identificarea mai timpurie a unor semnale moleculare asociate cu respingerea;
anticiparea răspunsului la terapiile imunomodulatoare;
stratificarea pacienților în funcție de riscul de dezvoltare a CAV;
descoperirea unor noi ținte pentru medicamente;
personalizarea tratamentului imunosupresor.
Cu alte cuvinte, cercetătorii încearcă să transforme biopsia dintr-o simplă „fotografie” a țesutului într-o adevărată hartă moleculară a inimii transplantate.
Iar această hartă ar putea explica, în cele din urmă, de ce aceeași etichetă de „respingere” poate însemna lucruri foarte diferite pentru doi pacienți și, mai ales, cum poate fi anticipat mai bine cine are nevoie de tratament și cât de intens trebuie acesta să fie.