Un nou proiect vizează diagnosticul astmului la copiii mici
Astmul reprezintă cea mai comună afecțiune cronică în copilărie, însă testele actuale pot să-l diagnosticheze doar începând cu vârsta de cinci ani. O diagnosticare timpurie a astmului ar fi esențială pentru a preveni complicațiile pe termen lung. Cercetătorii de la Empa și de la Spitalul Universitar de Pediatrie din Zurich au lansat un proiect de cercetare comun, având ca scop dezvoltarea unui protocol de diagnostic nou, care să permită diagnosticarea fiabilă a sugarilor și copiilor mici cât mai devreme posibil. Proiectul beneficiază de finanțare generoasă din partea mai multor fundații.
„Inspiră adânc și expiră cât poți de tare într-un tub.” Ceea ce pare simplu pentru adulți este o sarcină dificilă pentru un copil mic. Pentru un sugar, este practic imposibil. Totuși, pentru a diagnostica astmul, medicii nu au altă opțiune decât să se bazeze pe teste care necesită respectarea acestor instrucțiuni. Prin urmare, copiii mici suspectați de astm rămân fără un diagnostic clar până la vârsta de cinci ani. Potrivit lui Alexander Möller, consultant senior în pneumologie la Spitalul Universitar de Pediatrie din Zurich, aceasta creează un risc ca acești copii să nu primească tratamentul corect: „Dacă astmul lor rămâne netratat, există un risc mare de atacuri astmatice mai frecvente și severe, iar inflamația cronică poate duce la cicatrici care restricționează funcția pulmonară”, afirmă Möller. „Pe de altă parte, dacă acești copii nu au astm, ci, de exemplu, bronșită, dar primesc totuși medicație pentru astm, acest lucru poate duce, în anumite circumstanțe, la efecte secundare semnificative, cum ar fi, de exemplu, creșterea întârziată.” Pediatria are, așadar, o nevoie urgentă de o modalitate de a realiza un diagnostic corect precoce.
Proiectul de cercetare nou se bazează pe cercetări anterioare.
Cercetările anterioare în domeniul astmului au arătat că compoziția complexă a aerului pe care îl respirăm reflectă modificările inflamatorii asociate cu astmul în plămâni. De asemenea, s-a demonstrat științific că astmul are o componentă genetică puternică. Empa și Kispi intenționează acum să îmbunătățească aceste descoperiri printr-un proiect de cercetare comun. Cele două instituții se completează perfect: echipa de cercetare Multi-Omics for Healthcare Materials de la Empa, condusă de Marija Buljan, dispune de o vastă expertiză în analiza statistică și în mecanismele moleculare care stau la baza dezvoltării bolii. Grupul de cercetare al lui Alexander Möller de la Kispi contribuie cu expertiză în analiza respirației și experiență clinică. Proiectul de cercetare se bazează pe o abordare denumită multi-omics, care investighează dezvoltarea și severitatea astmului pe mai multe niveluri moleculare și genetice. Scopul proiectului este de a dezvolta un protocol de diagnostic nou, care să permită diagnosticarea astmului într-un mod non-invaziv și fără durere, chiar și la sugari și copii mici. Acest protocol va consta în două componente: un tampon bucal pentru analiza ADN-ului și o analiză a respirației folosind spectrometria de masă.
„Urme moleculare de astm” în aerul expirat
Cele două echipe de cercetare au planificat proiectul să dureze patru ani și l-au împărțit în cinci etape. Primele două etape urmăresc identificarea moleculelor tipice pentru astm în aerul expirat și evaluarea dacă acestea pot susține un diagnostic. În acest scop, Kispi recrutează 180 de copii cu vârste între două și patru ani pentru un studiu observațional longitudinal prospectiv, care cuprinde 120 de copii cu simptome respiratorii recurente și 60 de copii sănătoși pentru grupul de control. Acești copii respiră într-un sac special, astfel încât aerul lor expirat să poată fi analizat într-un instrument specializat, un spectrometru de masă de înaltă rezoluție. Pentru a identifica și clasifica moleculele specifice în cantitățile uriașe de date generate, cercetătorii de la Kispi au dezvoltat un model de învățare automată. Pe baza rezultatelor, ei prezic dacă copiii vor fi diagnosticați ulterior cu astm. „Odată ce ajung la vârsta de cinci ani, verificăm această predicție folosind protocolul de diagnostic stabilit”, adaugă Alexander Möller.
Căutarea variantelor genetice asociate astmului
Etapele ulterioare ale proiectului se vor concentra pe identificarea variantelor genetice asociate cu astmul, cu scopul de a crea un așa-numit panou genetic. Aceasta ar reprezenta o metodă cost-eficientă pentru a susține diagnosticul astmului: „Odată ce panoul genetic este realizat, nu mai este necesară examinarea întregului genom; în schimb, se poate căuta specific prezența unor variante genetice asociate cu astmul la un pacient”, explică Marija Buljan. Pentru a identifica aceste variante genetice, cercetătorii de la Empa dezvoltă un model computerizat care cartografiază căile de semnalizare celulară. Accentul este pus pe celulele imune specifice implicate în declanșarea simptomelor la majoritatea copiilor cu astm. „Harta căilor de semnalizare celulară ne arată care substanțe mesager activează aceste celule și ce modificări apar în celule în urma contactului cu substanțele mesager”, explică Marija Buljan. Pentru a valida că au identificat procesele celulare corecte, cercetătorii efectuează apoi experimente de laborator cu celulele, identificând astfel genele care joacă un rol central. Scopul final este de a compila o listă definitivă de variante genetice asociate cu astmul. În acest scop, se prelevează un tampon bucal de la o duzină de perechi părinte-copil care au fost deja diagnosticați cu astm, pe care cercetătorii le folosesc pentru a verifica dacă aceste variante genetice sunt de fapt prezente. Panoul genetic este creat în cele din urmă pe baza acestor rezultate.
Un salt cuantic pentru pneumologia pediatrică
Dacă proiectul de cercetare se dovedește a fi de succes, acesta ar rezolva o problemă uriașă la nivel mondial: „Asta ar reprezenta un salt cuantic pentru pneumologia pediatrică”, subliniază Alexander Möller. „Cu un diagnostic timpuriu, am putea să-i scutim într-o mare măsură pe copiii afectați de simptome astmatice și să prevenim internările în spital. În același timp, ar minimiza riscul ca copiii care nu au astm să fie prescriși în mod inutil cortizon.” În plus, proiectul de cercetare ar putea deschide calea pentru dezvoltarea de medicamente noi pentru astm. „O mai bună înțelegere a mecanismelor celulare care stau la baza astmului ar putea servi drept bază pentru dezvoltarea de medicamente țintite și bine tolerate”, afirmă Marija Buljan. Prioritatea principală, totuși, este finalizarea cu succes a proiectului în curs privind diagnosticul timpuriu al astmului. Se estimează că mai sunt necesare între cinci și zece ani pentru ca noul protocol de diagnostic să fie finalizat și implementat în medicina pediatrică.
