O Transtorno do Espectro Autista (TEA) é um transtorno do neurodesenvolvimento com um amplo espectro de impactos que afetam principalmente as habilidades comportamentais, de comunicação e sociais. O TEA já foi considerado uma condição rara, com prevalência registrada de 3 a 4 em cada 10.000 indivíduos na década de 1970. Atualmente, estima-se que cerca de 1% da população global tenha autismo. Isso representa um aumento de 20 a 30 vezes apenas nas últimas décadas.
Pesquisas em andamento tentam entender os fatores desse aumento, que podem incluir mudanças nos critérios diagnósticos, maior conscientização e triagem, e até mesmo fatores ambientais. Uma área fundamental que pode ajudar no diagnóstico é a descoberta de biomarcadores relacionados ao TEA. Os biomarcadores fornecem uma maneira objetiva de identificar e medir diferenças biológicas para diversos fins diagnósticos, bem como para prever o potencial terapêutico.
Embora os métodos para o diagnóstico de TEA tenham evoluído ao longo do tempo, os critérios usados no DSM-5 ainda são principalmente comportamentais e frequentemente subjetivos. Identificar tratamentos eficazes também é um desafio, dada a variabilidade dos sintomas e a gravidade da condição (Figura 2)
Pesquisadores observaram que vários biomarcadores têm desempenhado papéis importantes na detecção precoce do câncer e na identificação de doenças neurodegenerativas como Alzheimer e Parkinson. Eles estão descobrindo agora que biomarcadores relacionados ao autismo podem ser usados para rastrear pacientes com alto risco de autismo, auxiliar no diagnóstico precoce para uma intervenção mais eficaz e classificar pacientes em subgrupos para prever melhor as respostas a diferentes medicamentos. Esses avanços podem fornecer percepções críticas para os médicos e um melhor atendimento geral aos pacientes.
Examinamos a CAS Content CollectionTM, o maior repositório de informações científicas com curadoria humana, e constatamos um aumento acentuado nas publicações relacionadas a biomarcadores de TEA na última década (veja a Figura 3).
Que tipos de biomarcadores podem ser usados para identificar o autismo?
Os biomarcadores de TEA podem ser categorizados como não moleculares e moleculares. Como visto na Figura 4, os biomarcadores moleculares são muito mais comuns na literatura (92% do total de documentos), enquanto os biomarcadores não moleculares representam uma parcela muito menor (8%). Os biomarcadores não moleculares são considerados subjetivos, enquanto os biomarcadores moleculares são mais objetivos e mensuráveis.
A Figura 3 mostra as tendências de publicação de documentos sobre biomarcadores identificados relacionados ao autismo. Também observamos inúmeros documentos relacionados a possíveis biomarcadores que ainda precisam ser confirmados como biomarcadores de TEA no futuro com estudos mais abrangentes.
Biomarcadores moleculares do autismo
Diversos tipos de biomarcadores moleculares para o TEA estão sendo pesquisados. Vamos examinar os agrupamentos com base em sua relevância na literatura, por meio da CAS Content Collection:
- Biomarcadores genéticos: O TEA parece ter uma alta herdabilidade e, como resultado, pesquisadores estão investigando muitos biomarcadores genéticos potenciais. Estudos mostraram que fatores genéticos podem ser rastreados em mais de 50% dos casos de autismo e, até o momento, mais de 400 genes foram relatados como associados aos fenótipos do TEA. Identificamos os principais genes associados a publicações sobre TEA na CAS Content Collection (veja a Figura 5)
O gene mais associado ao TEA é o gene FMR-1 (gene 1 do retardo mental do X frágil), que está ligado à síndrome do X frágil (SXF). Cerca de 50% dos homens e 20% das mulheres com SXF atendem aos critérios diagnósticos do DSM-5 para TEA. Polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs) nos exons 5, 10 e 11 também demonstraram estar associados ao TEA. Outros genes importantes ligados ao TEA incluem PTCHD1, HOX, CHD2, CHD8, FOXP2, SHANK3, OXTR, PTEN, CHD2 e NL3. Esses genes desempenham papéis variados no desenvolvimento e na função cerebral, influenciando as habilidades comportamentais, comunicativas e cognitivas de indivíduos com TEA.
A complexidade da genética do autismo sugere que pode haver múltiplas vias contribuindo para ele. Isso implica não apenas um padrão de herança simples, mas interações complexas entre diferentes genes e fatores ambientais. Atualmente, há evidências crescentes sugerindo que a maior parte do risco genético associado ao TEA pode ser devida a SNPs e variantes de número de cópias, em vez de mutações específicas de um único gene ou outras síndromes monogênicas. Marcadores genéticos são ferramentas de diagnóstico precoce promissoras e podem identificar vias genéticas para direcionar intervenções farmacológicas. Além disso, os SNPs podem potencialmente ser usados para estratificar pacientes com TEA com base na gravidade dos sintomas.
- Biomarcadores imunológicos: Vários estudos de metanálise identificaram marcadores preditivos, como autoanticorpos maternos direcionados ao cérebro fetal e autoanticorpos do receptor de folato alfa. Pesquisadores também descobriram níveis elevados de marcadores inflamatórios em indivíduos com TEA, como interferon-γ, interleucina-1β, interleucina-6, fator de necrose tumoral-α e quimiocinas. No entanto, ainda não está claro se a neuroinflamação é um fator causador do TEA ou um efeito secundário decorrente de outros processos biológicos, como o estresse oxidativo.
- Biomarcadores metabólicos: O TEA está associado a muitas variações no metabolismo, mas as correlações exatas desses distúrbios metabólicos com a fisiopatologia do transtorno não são totalmente compreendidas. No entanto, vários marcadores metabólicos estão surgindo como potenciais diagnósticos.
Vários estudos metabolômicos em larga escala baseados em cromatografia líquida/espectrometria de massa mostraram que indivíduos com TEA apresentam metabolismo de purinas alterado, sinalização purinérgica relacionada ao ATP, oxidação de ácidos graxos e aumento de moléculas de estresse fisiológico, como lactato, glicerol, colesterol e ceramidas. Alterações nas vias metabólicas relacionadas à energia, neurotransmissores e aminoácidos de cadeia ramificada (BCAA), bem como a biossíntese de aminoacil-tRNA, também demonstraram estar associadas à gravidade do TEA. Atividades anormais da cadeia de transporte de elétrons e metabolismo energético prejudicado, devido à disfunção do metabolismo mitocondrial, também contribuem para o TEA.
Esforços recentes na área estão focados em identificar a relação entre grupos de biomarcadores metabólicos, sua interconectividade e usá-los no subagrupamento do autismo. Estudos metabolômicos estão focados no uso de certas moléculas, como a suramina (CAS RN: 145-63-1) ou o sulforafano (CAS RN: 4478-93-7), como intervenções farmacológicas para tratar o TEA. Estudos metabolômicos também podem ajudar a determinar abordagens terapêuticas em indivíduos com TEA; por exemplo, evidências preliminares sugerem que crianças com baixos níveis de carnitina ou fenótipos associados a baixos níveis de BCAA podem se beneficiar da suplementação de carnitina ou BCAA.
- Biomarcadores de estresse oxidativo: Vários estudos estabeleceram uma correlação entre o TEA e anormalidades fisiológicas ligadas ao estresse oxidativo, como o aumento da concentração de produtos de peroxidação lipídica e redução da capacidade de reserva de glutationa no tecido cerebral. Subsequentemente, subprodutos da peroxidação lipídica como malondialdeído (MDA; CAS RN: 542-78-9), 4-hidroxi-2-nonenal (CAS RN: 75899-68-2) e F2-isoprostano estão surgindo como potenciais biomarcadores para o diagnóstico precoce do TEA.
Existe também uma possível correlação positiva entre níveis elevados de MDA plasmático e a gravidade do TEA. Outro biomarcador emergente importante e confiável para o TEA, com alta sensibilidade e repetibilidade, é a razão redox GSH/GSSG. Esses potenciais biomarcadores podem ser usados para diagnóstico e avaliação precoces, bem como para auxiliar em intervenções de tratamento farmacológico ou nutricional. Ao melhorar a funcionalidade do sistema enzimático antioxidante, é possível diminuir os danos causados pelo estresse oxidativo em pacientes com TEA, reduzindo potencialmente a gravidade dos sintomas.
- Biomarcadores epigenéticos: Juntamente com os componentes genéticos, é igualmente importante entender o papel dos reguladores epigenéticos no TEA. Estudos indicaram uma associação entre padrões diferenciais de metilação do DNA e genes relacionados ao TEA. Outro estudo de associação epigenômica de acetilação de histonas identificou uma assinatura de acetiloma coletiva em ≥68% dos casos de TEA no córtex pré-frontal e temporal. MicroRNAs circulantes livres de células foram associados a níveis de comportamentos do TEA e agora estão sendo avaliados como marcadores diagnósticos de TEA graças ao perfil detalhado.
- Biomarcadores do microbioma intestinal: Nos últimos anos, entender o papel da microbiota intestinal na patogênese do TEA tornou-se uma área de pesquisa proeminente. Estudos indicaram que há uma desregulação na composição da microbiota intestinal em indivíduos com TEA, como um aumento no filo Bacteroidetes ou no filo Firmicutes ou uma diminuição nos gêneros Coprococcus e Bifidobacterium. Notavelmente, dentro da família Bacteroides e Lachnospiraceae, as quantidades microbianas reduzidas correlacionam-se com os níveis de neurodesenvolvimento e sintomas comportamentais, como comprometimento social em pacientes com TEA.
A atividade da microbiota intestinal gera vários metabólitos que desempenham um papel crucial na regulação da função cerebral, como ácidos graxos de cadeia curta e ácido propiônico. Além disso, pesquisas revelaram uma relação estreita entre a composição da microbiota intestinal e neurotransmissores como ácido gama-aminobutírico (GABA; CAS RN: 56-12-2), serotonina (CAS RN: 50-67-9) e dopamina (CAS RN: 51-61-6). O desequilíbrio na composição da microbiota intestinal, portanto, tem um papel vital na patogênese do TEA.
Biomarcadores não moleculares do autismo
Embora existam menos biomarcadores não moleculares sendo pesquisados, essas medições podem fornecer um exame abrangente e auxiliar no diagnóstico do TEA:
- Biomarcadores de neuroimagem: Existem dois tipos de biomarcadores de neuroimagem que podem ajudar no diagnóstico do TEA. O primeiro é a imagem estrutural. Vários estudos longitudinais de ressonância magnética identificaram conexões entre o TEA e variações estruturais no cérebro, como expansão excessiva da superfície cortical aos 6–12 meses ou anomalias na área de Broca e na área de Wernicke. Tais estudos fornecem biomarcadores de imagem prospectivos para diagnóstico precoce.
O outro tipo de biomarcador de neuroimagem é a imagem funcional. A ressonância magnética funcional (fMRI) em estado de repouso desempenha um papel fundamental na captura da conectividade funcional e da atividade dentro do cérebro na presença ou ausência de tarefas específicas, fornecendo assim uma visão profunda dos mecanismos neurais do TEA. Assim como a imagem estrutural, a imagem funcional também pode ser utilizada para diagnóstico precoce.
- Biomarcadores neurofisiológicos: A eletroencefalografia (EEG) é a ferramenta mais utilizada para detectar a atividade cerebral e analisar condições neurofisiológicas. Certas frequências ou padrões e características nas leituras de EEG mostraram estar correlacionados com diagnósticos de TEA feitos por médicos. Esses estudos sugerem que as medições de EEG podem ser usadas para derivar certos biomarcadores digitais úteis, que podem servir como marcadores de diagnóstico precoce do TEA.
- Biomarcadores de rastreamento ocular: Referem-se a um método de identificação de indicadores de TEA observando e analisando os padrões de movimento ocular dos indivíduos enquanto eles visualizam, focam e rastreiam estímulos visuais. Vários estudos indicaram diferentes padrões de atenção visual em indivíduos com TEA em comparação com grupos de controle. Essas diferenças também estão estreitamente correlacionadas com os comprometimentos sociais em indivíduos com TEA.
Ensaios clínicos podem levar a avanços em biomarcadores para autismo
Em novembro de 2024, havia 59 ensaios observacionais e 107 ensaios de intervenção para biomarcadores de TEA. Entre os ensaios de intervenção, 40 estão na Fase I ou Fase II, e três atingiram as fases finais:
Tabela 1: Ensaios clínicos de fase avançada de biomarcadores de TEA. Fonte: ClinicalTrials.gov.
Biomarcadores clinicamente aceitos podem ser identificados para uso mais amplo em breve. No entanto, o maior desafio com os biomarcadores de TEA tem sido a reprodutibilidade entre os estudos, devido à heterogeneidade presente nos indivíduos com TEA.
Identificar populações de controle de crianças para estudos também é difícil. A população de controle ideal para estudos de biomarcadores seriam crianças da mesma idade que a coorte de TEA, mas com atrasos no desenvolvimento não relacionados ao TEA. Geralmente, a população de controle incluída nesses estudos são crianças com desenvolvimento típico, que não são irmãos, o que nem sempre é uma população clinicamente relevante.
Levará tempo e esforço para superar esses obstáculos à pesquisa clínica, mas os dados promissores que temos sobre biomarcadores de TEA significam que melhores opções de diagnóstico e tratamento podem estar próximas. Com a prevalência do diagnóstico de TEA aumentando a taxas alarmantes que ainda não são totalmente compreendidas, é vital que pesquisadores e clínicos encontrem métodos mais eficazes para diagnosticar o TEA e identificar quais tratamentos são adequados para diferentes pacientes. A natureza quantificável dos biomarcadores pode fornecer aos clínicos as ferramentas cruciais para isso.
