Perfil transcriptômico de pacientes tratados com diferentes modalidades de estimulação medular (SCS-OMICS)

A síndrome de cirurgia lombar falhada (FBSS) é um verdadeiro desafio para o especialista devido à sua complexidade clínica e importância económica não só no custo do tratamento, mas também pela elevada incidência da síndrome em doentes em idade ativa e com esperança de vida normal. Essa síndrome é uma complicação da cirurgia lombossacral com incidência variando de 5 a 40%.

A estimulação da medula espinhal (SCS) tem sido usada no tratamento de pacientes com FBSS há anos com segurança e eficácia. Embora inicialmente se acreditasse que o principal mecanismo de ação fosse explicado pela "Teoria do Controle do Portão" descrita por Wall e Melzack em 1965, deve-se notar que outros mecanismos além deste poderiam contribuir para o alívio da dor decorrente da SCS. Estas incluem a inibição da excitabilidade e hipersensibilidade neuronal a nível medular, bem como alterações na libertação de neurotransmissores como GABA, acetilcolina, adenosina, serotonina e norepinefrina, envolvidos na transmissão e modulação da dor. No entanto, os mecanismos moleculares subjacentes ao efeito terapêutico da SCS permanecem desconhecidos.

Estudos genéticos são usados ​​para fornecer novos insights sobre os mecanismos moleculares subjacentes ao aparecimento e manutenção da dor. Estes podem ser conduzidos pela hipótese, avaliando assim a expressão de moléculas padrão, ou independente da hipótese, explorando a expressão gênica no nível do gene em todo o genoma. Os chips Microarray medem a expressão de centenas de genes em uma determinada amostra. Usados ​​para estudar uma ampla variedade de sistemas biológicos, eles têm sido usados ​​para avaliar mudanças extensas no nível transcricional em diferentes partes do sistema nervoso central ou periférico, levando à descoberta de novos genes relacionados à dor, como a subunidade Kv9.1 do canal de potássio ou KCNS1.

Recentemente, alguns estudos em modelos animais sugerem que a SCS produz extensas mudanças na expressão gênica. Tilley e colaboradores descobriram que o SCS produziu modulação na expressão de 5HTra, cFOS e GABAbr1 entre outros, com forte correlação entre a quantidade de corrente aplicada e a expressão de GABAbr1, Na/K ATPase (correlação negativa), 5HT3r e VIP (correlação positiva correlação) ao nível medular e também ao nível do gânglio da raiz dorsal. Esses autores se concentraram em analisar grupos de genes que se mostraram alterados em modelos animais de lesão de nervos periféricos. Stephens e colaboradores realizaram uma sequência de RNA da medula espinhal de ratos com dor neuropática secundária à ligadura do nervo ciático ao qual foi implantado um estimulador da medula espinhal e constataram que a expressão gênica mudou após a aplicação do SCS. Eles identificaram que a expressão de alguns genes-chave na expressão da rede de proteínas de suporte pós-sinápticas densas em sinapses glutamaérgicas é diminuída após SCS; isso poderia desestabilizar essa rede densa, diminuindo assim a eficácia da sinalização sináptica. Eles também descobriram que o SCS pode ativar os tratos espinhais próximos que afetam os neurônios e as células brilhantes nos segmentos distais da coluna vertebral. O grupo de Vallejo e Tilley também realizou extensa análise de transcriptoma em modelos animais de dor neuropática e descobriu que SCS produz modulação significativa na expressão gênica na medula espinhal e no nível do gânglio da raiz dorsal, com grupos de genes e vias metabólicas semelhantes em ambos os tecidos e que são diretamente ou indiretamente relacionado à regeneração neural, regulação de respostas inflamatórias e imunes e regulação do transporte de íons. Nosso grupo analisou a expressão gênica de diferentes marcadores (de receptores canabinóides, receptores opióides e peptídeos opióides) usando reação em cadeia da polimerase em tempo real de RNA de linfócitos obtidos de amostras de sangue periférico de pacientes com FBSS tratados com SCS, observando um aumento significativo de proencefalina ( PNK) após SCS em relação aos níveis basais e mantidos ao longo do tempo.

Aproveitando as vantagens do estudo em larga escala do genoma usando microarrays, realizamos um projeto de pesquisa nos últimos anos com o objetivo principal de identificar novas bases moleculares, definidas com perfis transcriptômicos, expressas diferencialmente no plasma de pacientes afetados por FBSS e tratados com SCS tônico ou convencional. Este estudo foi financiado pelo Instituto de Saúde Carlos III através do Projeto PI16/01364 (Co-financiado pelo Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional/Fundo Social Europeu "A way to make Europe"/"Investing in your future"). O projeto foi aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa Clínica do Hospital Geral Universitário de Valência. O estudo atendeu às regulamentações locais, às diretrizes de Boas Práticas Clínicas e aos princípios da Declaração de Helsinque, bem como à legislação e regulamentação vigentes que regem a proteção de dados pessoais e os direitos e responsabilidades sobre informação e documentação em saúde. Nosso grupo realizou uma análise transcriptômica do sangue de pacientes afetados por FBSS e tratados com SCS (pacientes respondedores); obtivemos amostras antes e em diferentes momentos após a implantação do sistema a fim de encontrar a expressão gênica diferencial em resposta ao tratamento e que pudessem servir como potenciais biomarcadores de eficácia à terapia. Também realizamos análise transcriptômica de pacientes nos quais o SCS não foi eficaz (não respondedores), comparando os resultados com os pacientes responsivos com a intenção de encontrar a expressão diferencial de potenciais biomarcadores de resposta à terapia com SCS. Por fim, comparamos a expressão de pacientes diagnosticados com FBSS com um grupo de pacientes com intervenção na coluna que não desenvolveram dor e serviram como grupo controle; tentamos encontrar diferenças na expressão gênica entre as duas populações com o objetivo de encontrar possíveis biomarcadores do desenvolvimento da doença. Incluímos 30 pacientes com FBSS tratados com SCS (dos quais 7 não responderam e 23 responderam) e 15 pacientes controle. Concluímos os períodos de recrutamento e análise das amostras e estamos atualmente na fase de interpretação dos resultados finais e desenvolvimento das publicações correspondentes. Embora os resultados não sejam definitivos, a análise preliminar mostra que existem mais de 190 genes diferencialmente expressos (p < 0,05) na linha de base ao comparar pacientes de controle e pacientes com FBSS tratados com SCS. Também encontramos mais de 750 genes diferencialmente expressos em pacientes implantados antes e após o início da terapia SCS.

HIPÓTESE

Os processos bioquímicos e moleculares associados à FBSS são desconhecidos, assim como as alterações que ocorrem em pacientes submetidos à SCS. A análise transcriptômica parece ser uma ferramenta promissora para fornecer informações sobre os mecanismos subjacentes à dor crônica. A quantificação de RNA com RT-PCR permitirá identificar genes diferenciais implicados e tirar conclusões sólidas.

Nossa hipótese se baseia no fato de que diferentes expressões genéticas devem ocorrer em situações clínicas relacionadas à dor e que essas alterações devem ser modificadas diferencialmente em pacientes tratados com sucesso com estimulação medular.

A identificação desses possíveis biomarcadores de estado ou evolução da patologia e seu tratamento contribuirá significativamente para estabelecer estratégias terapêuticas mais precisas e podem servir como biomarcadores preditivos de resposta ao tratamento, orientando a seleção de alvos terapêuticos para o desenvolvimento de futuras estratégias de tratamento.

OBJETIVOS DO ESTUDO

Com base nessas hipóteses e com os resultados esperançosos obtidos anteriormente por nosso grupo, os pesquisadores pretendem comparar se a programação DTM do sistema SCS produz um efeito de nível de expressão diferente da programação convencional com a intenção de buscar biomarcadores de resposta e evolução a esse modalidade de programação.

Os investigadores também pretendem estudar se essas diferenças podem estar relacionadas a resultados clínicos significativamente diferentes e se correlacionam com a intensidade do efeito das diferentes modalidades.