Vitor R R de Mendonça
Com a Biologia de Sistemas em voga no cenário da pesquisa mundial, o ramo da Imunologia de Sistemas surge nos últimos anos de modo tímido e promissor. A comunidade científica está cada vez mais exigente e a explicação da resposta imune a diversas doenças requer não mais uma descrição de fatores isolados e independentes, mas de uma visão de vias de modo integral e global. Desta forma, a Imunologia de Sistemas visa entender e predizer interações imune complexas através da integração e análise por bioinformática de dados gerados através de experimentos moleculares e celulares de grande output. Como exemplos de ferramentas desta área, observa-se a expressão de RNA “genome-wide”, análise de citocinas por multiplex, citometria de fluxo policromática, caracterização de anticorpos por conjunto de proteínas, e metabolômica.
Pode-se dividir o estudo da Imunologia de Sistemas através das análises da expressão gênica (RNA), dos produtos genéticos (proteínas, metabólitos, anticorpos), e do fenótipo e função celular. A partir do conhecimento do genoma humano, novas técnicas permitem quantificar os níveis dos transcritos de RNAm para cada gene humano conhecido em apenas um experimento. A caracterização “genome-wide” da expressão gênica é uma etapa importante para entender o funcionamento global da biologia de sistemas. Os métodos mais utilizados para este fim são os de hibridização (microarrays ou beads microscópicas) e o mais avançado e recente sequenciamento amplo do genoma (RNA-seq). Os transcritos de RNA são apenas uma parte do complexo sistema que também inclui proteínas (citocinas, quimiocinas, anticorpos e moléculas de superfície) e metabólitos, que moldam a qualidade da resposta imune. Idealmente, todas as proteínas induzidas na resposta imune poderiam ser diretamente dosadas do que confiar nas mensurações por RNA, mas isso não é possível com a tecnologia proteômica atual. Desta maneira, experimentos multiplex para quantificação de proteínas têm sido empregados para validar a expressão proteica de genes selecionados e focar naqueles de particular interesse. Para análise do fenótipo celular, a citometria de fluxo tem sido bastante usada, apesar do pequeno número de fluorescências limitar a análise de muitos subtipos celulares.
No que se refere à malária, poucos estudos demonstraram a importância da análise de expressão “genome-wide” na resposta imune em indivíduos infectados pelo Plasmodium falciparum. Estes trabalhos possibilitaram a identificação de perfis de expressão gênica associadas com uma maior susceptibilidade à malária, vias de sinalização importantes envolvendo TLRs e IFN-gama em modelos experimentais, e diferenças na resposta imune em indivíduos experimentalmente infectados daqueles naturalmente infectados e residentes da área endêmica. Em uma próxima etapa, vai ser crucial incrementar estes estudos pioneiros através da aplicação de todas as ferramentas da Imunologia de Sistemas disponíveis em estudos longitudinais robustos para melhor caracterização da resposta imune contra o plasmódio.
A Imunologia de Sistemas representa uma possível ferramenta de análise integrada que pode ajudar a desvendar o sistema imune e o seu funcionamento em resposta a diversas patologias, através de uma visão dinâmica e sistemática. Contudo, limitações, como a disponilidade da tecnologia restrita a poucos centros de pesquisa no mundo, tornam o estudo por sistemas mais complicado. Maiores informações podem ser encontradas na brilhante revisão recentemente publicado por Tran e colaboradores (2012).
Tran TM, Samal B, Kirkness E, Crompton PD. Systems immunology of human malaria. Trends Parasitol. 2012 Jun;28(6):248-57.
Figura acima do post retirada do trabalho acima.
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