Ciência UFPR: Estudo usa inteligência artificial para mapear diferentes perfis de Alzheimer

Pesquisa com participação da UFPR integrou informações do cérebro de 1.358 idosos falecidos e encontrou padrões que ajudam a revelar a diversidade biológica da doença

Em 1906, o médico alemão Alois Alzheimer descreveu pela primeira vez uma condição que causava perda progressiva de memória e alterações no cérebro. Mais de um século depois, a ciência já identificou mecanismos importantes da chamada doença de Alzheimer, mas ainda há perguntas sobre as formas de manifestação e os processos moleculares por trás delas. 

Um estudo publicado na revista Cell Reports, liderado por pesquisadores da Universidade Federal do Paraná (UFPR), se debruçou sobre essa lacuna. O projeto foi parte da dissertação de mestrado de Lucas Scheidemantel, pelo programa da Bioinformática da UFPR, com orientação do professor Ricardo A. Vialle, que além de docente na instituição, integra a Rush University em Chicago, também envolvida na pesquisa. 

O trabalho foi multidisciplinar. Cientistas das áreas de computação e análise de dados, neurologia, psiquiatria, geriatria, neurociências e biologia verificaram informações de 1.358 cérebros de idosos já falecidos, para encontrar padrões moleculares associados ao Alzheimer. 

“Os dados utilizados vêm do ROS/MAP, um conjunto de estudos longitudinais de envelhecimento. Os participantes entram sem demência e são acompanhados por anos, com avaliações clínicas anuais, até a doação do cérebro. Isso permite relacionar a história clínica com uma caracterização detalhada das alterações neuropatológicas e moleculares”, diz Vialle. 

Alzheimer é uma doença multifatorial

Sabe-se hoje que os sintomas da doença de Alzheimer estão associados a alterações em duas proteínas: a beta-amiloide e a tau. 

A beta-amiloide é produzida a partir de outra proteína, chamada precursora amiloide (APP), presente na membrana dos neurônios. Quando a APP é cortada pelas enzimas beta e gama-secretase, a beta-amiloide é formada. No Alzheimer, existe um desequilíbrio entre produção, eliminação e acúmulo de beta-amiloide. Assim, ela pode se agregar e formar placas entre os neurônios, levando a alterações nas sinapses (regiões onde neurônios trocam sinais) e processos inflamatórios no cérebro.

Já a tau é uma proteína que ajuda a estabilizar os microtúbulos, estruturas do esqueleto das células que funcionam como trilhos para o transporte de substâncias dentro dos neurônios. Em pacientes com Alzheimer, a tau sofre alterações químicas e perde parte da capacidade de se ligar aos microtúbulos, o que os torna mais frágeis. Além disso, a tau alterada pode se acumular no interior celular e formar os chamados emaranhados neurofibrilares, contribuindo para a disfunção e a morte neuronal.

Esses mecanismos, espalhados pelo cérebro, causam problemas como perda de memória e outros déficits cognitivos. Embora o Alzheimer seja mais frequente em idosos, a doença também pode surgir antes dos 65 anos em formas hereditárias raras. Mas essa não é toda a história da condição. A doença envolve processos biológicos que podem ocorrer em combinações diferentes de uma pessoa para outra. 

Foi essa diversidade que o estudo buscou investigar. Cientistas tomaram como base os chamados dados ômicos, que descrevem grandes conjuntos de moléculas e características biológicas de uma célula, tecido ou organismo. Cada tipo de ômica oferece informações de uma área. Um conjunto genômico, por exemplo, traz dados genéticos; um proteômico, sobre proteínas. 

“É nesse ponto que a bioinformática tem um papel importante: desenvolver e aplicar métodos computacionais capazes de integrar essas diferentes informações e construir uma visão mais abrangente do que está acontecendo em nível molecular”, diz Vialle. 

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