Nova tecnologia pode prever vários resultados de saúde

Imagine ter uma cópia digital sua que os médicos poderiam usar para prever riscos de doenças a longo prazo, avaliar como seu corpo pode responder ao tratamento e simular cirurgias com antecedência. Um gêmeo virtual pode parecer tão absurdo quanto a cirurgia robótica e os carros autônomos, mas os pesquisadores estão estudando como transformar essa visão em realidade.

“Espero ver isso durante a minha vida”, disse Colleen E. Clancy, Ph.D., diretora de medicina de precisão e ciências de dados da Universidade da Califórnia, Davis Health and School of Medicine. “Acho que estamos à beira de uma medicina real e personalizada.”

A criação de um gêmeo digital começa com a construção de um protótipo, personalizando-o e identificando como sincronizá-lo ou atualizá-lo regularmente com feedback do corpo de uma pessoa e de seu ambiente.

Isso inclui mapear os órgãos e sistemas, tecidos, células, genes e moléculas de uma pessoa, entre outras coisas, e incorporar informações de estímulos externos. Isto pode incluir exposição a vírus, variações de temperatura e fatores sociais, como viver perto de espaços verdes ou farmácias.

“Todas essas peças vivem em diferentes partes de um hospital, por assim dizer”, disse Clancy. “De repente, podemos começar a reunir todas essas coisas.”

Este objectivo a longo prazo exigirá a colaboração de quase todos os sectores – governo, organismos reguladores, investigadores, engenheiros, médicos, pacientes e indústrias médicas e de biotecnologia. Também está repleto de nuances. Como podem os especialistas construir modelos que agreguem o maior valor aos cuidados? Como os sistemas de computador podem alimentar uma réplica digital de um ser humano e em grande escala? Que salvaguardas são necessárias para proteger a privacidade e a segurança dos pacientes?

À medida que os investigadores discutem as melhores formas de navegar nestas questões e construir gémeos digitais, também estudam como órgãos virtuais, como corações, e instantâneos digitais, incluindo imagens 3D de artérias, podem melhorar os cuidados.

Aqui está o que eles esperam alcançar:

Torne as cirurgias mais precisas

No Laboratório Trayanova da Universidade Johns Hopkins, os pesquisadores tiram imagens do coração de um paciente uma semana antes de uma ablação, um procedimento médico para fibrilação atrial, um ritmo cardíaco irregular. Com base nessas imagens, eles criam uma simulação computacional do coração de um paciente para praticar o procedimento. Isso cria um plano para identificar áreas do coração que serão ablacionadas, ou alvo, destruindo os tecidos afetados onde ocorre o ritmo cardíaco irregular. Depois, eles salvam e têm um plano customizado para a sala cirúrgica.

Atualmente, a ablação funciona para cerca de 50–70% das pessoas. Através de um ensaio que terminará ainda este ano, os investigadores estão a estudar se a utilização destes planos personalizados pode melhorar as taxas de sucesso e reduzir complicações.

“Há um ditado que diz: ‘todos os modelos estão errados, mas alguns são úteis'”, disse Roozbeh Jafari, Ph.D., principal membro da equipe do Laboratório Lincoln do MIT e professor adjunto da Texas A&M University. Ele explicou que o objetivo é encontrar modelos que funcionem para que médicos e pacientes possam agir.

“Essa é a chave”, disse ele. “Se não for acionável, não há nada que possamos fazer a respeito. Não posso pegar o seu modelo e aplicá-lo ao meu corpo e vice-versa”.

Jafari observa que, ao encontrar os modelos certos, os gêmeos virtuais poderiam servir potencialmente como um ensaio randomizado para cada pessoa.

Outros pesquisadores estão estudando como esses conceitos – usando varreduras digitais do coração, do sistema cardiopulmonar ou das artérias coronárias de um paciente – poderiam ajudar os médicos a praticar cirurgias com antecedência e prever se e quando poderão precisar de determinados procedimentos.

Identifique os tratamentos certos para os pacientes

Além de usar os órgãos virtuais de uma pessoa para informar decisões sobre o tratamento, os pesquisadores estão discutindo maneiras pelas quais os gêmeos digitais poderiam participar dos estudos.

Nidhi Gera, Ph.D., administrador de ciências da saúde do NHLBI, gosta desse conceito porque poderia acelerar diferentes fases da pesquisa. “Podemos prever: “Como essa pessoa responderá ao tratamento? Qual deve ser a dose do medicamento?'”, explicou ela. “Como podemos reunir essas informações para realizar ensaios clínicos de forma rápida e eficaz?”

Os benefícios dos testes virtuais podem ser vastos, acrescentou Ehsan Abadi, Ph.D., professor associado de radiologia na Duke University. Além de possivelmente poupar anos e milhares de milhões de dólares ao acelerar a investigação, poderiam reduzir a exposição dos pacientes a exames e imagens adicionais, incluindo doses mais elevadas de radiação. Eles também poderiam ajudar a identificar terapias que valem a pena estudar em ensaios clínicos do mundo real, o que pode significar que os pacientes tenham acesso a novos tratamentos mais cedo. Isso se aplica a doenças crônicas, como doenças cardíacas e pulmonares, bem como a doenças raras e pouco estudadas.

Abadi acrescentou que os ensaios virtuais também poderiam ajudar a diversificar a investigação. As pessoas que não têm tempo para se inscrever em estudos ou que não vivem perto dos locais de ensaio poderiam dedicar-se virtualmente à investigação – e ainda assim contribuir e beneficiar das descobertas.

Personalize a prevenção

À medida que os investigadores criam as bases para a construção de gémeos digitais, também investigam outras formas de apoiar previsões de risco anteriores.

Na Universidade de Stanford, os investigadores estão a estudar como as imagens médicas do tórax e do abdómen podem complementar as informações contidas nos registos de saúde eletrónicos para melhorar as previsões de risco de doenças cardiovasculares. Isso inclui estudar como os primeiros sinais de depósitos de cálcio nas artérias coronárias e na aorta, o excesso de gordura no fígado e a redução da densidade mineral óssea podem melhorar as previsões.

“Ele está pegando dados de dimensões muito altas, mas tornando-os úteis”, disse Akshay Chaudhari, Ph.D., professor assistente de radiologia e ciência de dados biomédicos na Universidade de Stanford. Construir um gêmeo digital segue a mesma premissa, explicou. “De uma perspectiva holística, podemos simular potenciais intervenções, como perda de peso ou início de um novo tratamento, para entender o que será melhor para um paciente num determinado momento?”

Chaudhari e os pesquisadores observam que, embora a tecnologia dos gêmeos digitais esteja em sua infância, os conceitos estudados são projetados para ajudar pacientes e médicos a trabalharem juntos para personalizar o atendimento e melhorar os resultados de saúde.

“O conceito de medicina personalizada ou de precisão já existe há muito tempo”, disse Clancy. “Agora parece que estamos no horizonte para perceber isso. Para fazer isso de uma forma que nunca fizemos antes.”