Este post dá continuidade à nossa série sobre biologia molecular, que começou com uma discussão sobre informática em P&D biofarmacêutico. Nesta parte, forneceremos uma visão geral de algumas tendências interessantes na medicina de precisão, especialmente no que se refere à terapêutica direcionada para o câncer.
Medicina personalizada x medicina de precisão: qual a diferença?
Embora muitas pessoas usem "medicina de precisão" e "medicina personalizada" alternadamente, elas tecnicamente significam coisas diferentes. Em um relatório publicado pelo Conselho Nacional de Pesquisa em 2011, foram levantadas preocupações de que a palavra "personalizado" poderia criar uma falsa expectativa de que tratamentos únicos estão sendo projetados para cada indivíduo. Embora seja verdade que muitas novas abordagens de cuidados de saúde consideram a expressão alélica única de um indivíduo, proteínas resultantes e outras substâncias no corpo, muitas autoridades preferem o termo "medicina de precisão" para este campo emergente.
Em vez de criar um plano completamente personalizado para cada pessoa, a medicina de precisão classifica os indivíduos em subpopulações com base em sua suscetibilidade a uma determinada doença ou sua resposta a um tratamento específico. Essa classificação permite que qualquer tratamento seja concentrado naqueles que têm maior probabilidade de se beneficiar, poupando gastos e efeitos colaterais para aqueles que não o farão.
O sequenciamento genético - uma técnica laboratorial usada para determinar toda a composição genética de um organismo (conhecido como sequenciamento do genoma inteiro) ou para identificar os detalhes de um único gene alvo - tem sido o maior fator que impulsionou o surgimento da medicina de precisão.
O método de sequenciamento tradicional de Sanger foi uma técnica de baixo rendimento que exigiu quatro etapas separadas de reação de sequenciamento e, embora continue sendo a base para o sequenciamento do genoma, apresenta barreiras significativas para uso na medicina. O processo de Sanger é lento, só pode lidar com fragmentos curtos de cada vez e devido às suas múltiplas sequências de reação tende a ser proibitivo para muitas organizações.
O sequenciamento de próxima geração (NGS) e o sequenciamento de alto rendimento (HTS) são novos avanços tecnológicos que usam a mesma metodologia essencial do sequenciamento de Sanger, mas também permitem que volumes de amostras muito maiores - até centenas de milhões de moléculas de DNA em paralelo - sejam sequenciados rapidamente. Essas tecnologias permitem que os pesquisadores detectem anormalidades como as causadas pelo câncer, mesmo quando variações potencialmente prejudiciais nos genes ocorrem em baixa frequência.
Como seria de esperar, estas tecnologias oferecem vantagens significativas em relação à abordagem "uniforme" da medicina tradicional. Embora as técnicas de precisão ainda sejam relativamente novas, o uso do perfil genético do paciente para orientar o tratamento já está se mostrando uma promessa significativa como uma maneira de oferecer níveis mais altos de precisão e eficácia nos cuidados da saúde.
Mas o sequenciamento genético por si só não é o objetivo final. Em vez disso, é uma tecnologia habilitadora que torna a medicina de precisão possível e oferece possibilidades terapêuticas ilimitadas.
A promessa da "ômicron"
No primeiro artigo desta série, mencionamos um grupo emergente de disciplinas biofarmacêuticas que se tornaram coletivamente conhecidas como "-ômicas", uma vez que cada uma termina com o sufixo -ômica.
Cada um desses campos ômicos se concentra na identificação, medição e investigação de um tipo específico de molécula dentro de um sistema vivo. Individualmente, esses resultados estreitos fornecem apenas um insight terapêutico limitado. Mas, quando combinados, eles levam nossa compreensão genética a um nível significativamente mais alto. Essa abordagem multidisciplinar, às vezes chamada de "multiômica", analisa o perfil genético de um paciente em combinação com uma variedade de outros fatores e fornece um quadro mais completo das ligações entre saúde e doença.
As estratégias baseadas em ômicas incluem:
- Genômica: o estudo do genoma (os conjuntos de DNA que compõem os organismos) incluindo como eles evoluem e podem ser editados.
- Epigenômica: o estudo das alterações epigenéticas nas células, que são as alterações químicas que fazem com que os genes sejam "ligados" ou desligados sem alterar a sequência de DNA.
- Proteômica: análise de proteínas e peptídeos, tipicamente realizada usando vários instrumentos de espectrometria de massa (MS).
- Transcriptômica: o estudo de moléculas de RNA. Um transcriptoma é o conjunto completo de transcritos de RNA, uma espécie de "mapa" de padrões de expressão gênica em células ou tecidos. Isso pode fornecer informações sobre seus estados funcionais e, eventualmente, pode ajudar a determinar por que certas doenças, notadamente o câncer, ocorrem.
- Metabolômica: perfil de fluidos biológicos para determinar o estado atual de uma célula ou organismo. Isso pode ser feito quase instantaneamente usando tecnologias de MS e ressonância magnética nuclear (RMN) e, mais recentemente, com técnicas analíticas como espectrometria de mobilidade iônica (IMS).
- Fenómica: um ramo da ciência que explora como os genes respondem a mudanças ambientais, como medicamentos ou substâncias tóxicas, incluindo como nos adaptamos e por que somos afetados por doenças.
As técnicas modernas de NGS e HTS são críticas para cada uma dessas disciplinas e, portanto, para a evolução contínua da medicina de precisão. Velocidade e precisão são essenciais quando vidas estão em jogo, e as tecnologias e plataformas que suportam os laboratórios que usam esses métodos devem ser igualmente robustas e flexíveis.
Aproveitar o LIMS no sequenciamento de última geração
O NGS é um processo de várias etapas que requer uma mistura complexa de reagentes para cada amostra. Começa com a extração de uma ou mais amostras, usando várias técnicas para garantir que elas forneçam aos pesquisadores uma quantidade suficiente de DNA ou RNA de alta qualidade. Os pesquisadores podem trabalhar a partir de uma única amostra ou processar dezenas de amostras de uma só vez.
A "biblioteca" que resulta dessas amostras pode literalmente conter milhões de fragmentos, que devem ser preparados com antecedência para produzir um pool grande o suficiente de sequências, adicionando adaptadores que permitirão que as amostras sejam analisadas. Além disso, as amostras de RNA devem ser convertidas em cDNA antes do sequenciamento.
Depois que as amostras são extraídas, purificadas (e no caso do RNA convertido em cDNA) e associadas aos adaptadores de sequenciamento corretos, a "biblioteca" está pronta para ser sequenciada.
Ele passa pela quantificação via PCR como etapa necessária para o sequenciamento, o que garante a qualidade e eficiência da rotina resultante. O resultado do processo de sequenciamento é que a biblioteca é amplificada em milhões ou mesmo bilhões de clusters que são individualmente "lidos" e gravados. Os resultados são então analisados e validados por meio de softwares especializados capazes de interpretar as grandes quantidades de dados gerados.
Como o sequenciamento está sendo usado para diagnosticar pacientes ou para correspondência de critérios para garantir a inclusão em estudos clínicos, a importância de resultados precisos não pode ser exagerada e vai muito além do que seria suficiente para o estudo acadêmico.
A tecnologia LIMS simplifica consideravelmente esses processos, ajuda a garantir resultados mais precisos, fornece testes padronizados, gerencia preparações de reagentes, controles de carregamento e usa processos de gerenciamento de qualidade para garantir a validade dos resultados.
Um LIMS é inestimável em fluxos de trabalho de sequenciamento genético, não apenas como um concentrador centralizado de dados, mas como uma ferramenta de gerenciamento capaz de automatizar determinados fluxos de trabalho. Por exemplo, um pesquisador pode criar um layout de placa e enviá-lo a um instrumento para realizar as diferentes etapas da NGS. A análise do instrumento pode então ser realimentada no LIMS automaticamente com intervenção mínima do técnico, proporcionando maior exatidão e precisão. E o melhor LIMS também contém ferramentas de análise avançadas que aproveitam a IA e o aprendizado de máquina para permitir que um pesquisador ou clínico determine probabilidades de sucesso e fracassos para o tratamento.
O LIMS também pode ajudar a garantir que controles adequados e padrões de validação estejam sendo usados para o teste. Além disso, o LIMS oferece vantagens fora do laboratório, definindo, organizando e disseminando informações do paciente vinculadas às amostras testadas, tudo isso ao mesmo tempo em que garante a confidencialidade do paciente usando protocolos de transmissão que atendem aos padrões de nível de saúde 7 (HL7).
A vantagem do LabVantage
Em um mundo onde a medicina tradicional está dando lugar a diagnósticos de precisão, um aplicativo baseado em fluxo de trabalho como o LIMS da LabVantage pode ajudar técnicos e clínicos, garantindo velocidade, consistência, precisão e precisão nas informações que usam para diagnosticar e tratar.
A LabVantage oferece vários fluxos de trabalho prontos para uso, projetados especificamente para uma ampla variedade de processos de diagnóstico relacionados a NGS e ômica. Estes executam a gama de fluxos de trabalho COVID-19 para processos compatíveis com as principais empresas NGS, incluindo Illumina, Qiagen, Agilent e outros. Esta coleção robusta inclui fluxos de trabalho para extração de ácido nucleico, quantificação, normalização, preparação de biblioteca e análise de fragmentos para tecnologias como sequenciamento de genoma inteiro, sequenciamento de tumores sólidos, mutação direcionada Myeloid 54, PyroMark Q96, fluxos de trabalho de rearranjo de genes, BCR-ABL, fluxos de trabalho Luminex, MiSeq, NextSeq e muito mais.
Além disso, o LabVantage fornece um agendador de pacientes integrado e vem com um componente de interface HL7 pronto para usar. Isso agiliza as interações com os pacientes e facilita a implementação do software em configurações de diagnóstico clínico.
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