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Medicina personalizada: Big Data no combate ao Câncer [Parte 02]

Créditos: shutterstock
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Como vimos na parte anterior desta matéria, o mundo já acordou para a utilização da tecnologia de big data na batalha contra o câncer. No centro dessa batalha temos a “medicina de precisão” [27.a] e [27.b] – termo que evolui da conhecida Medicina Personalizada – impulsionada pela pesquisa do genoma humano [27.c] e [27.d].

Saiba Mais:
Big Data no combate ao Câncer: medicina personalizada do futuro [Parte 01]

Como o custo do sequenciamento de DNA continua a cair e a tecnologia de “imagem molecular” (“molecular imaging”) [27.e] se torna mais comum, as bases de dados públicas e privadas com dados de resultados clínicos associados ao câncer irão crescer! Essas bases de dados irão consolidar as peças atualmente dispersas [28] necessárias para completar o “quebra-cabeça” na identificação do tratamento ideal para um paciente individual (medicina personalizada). Esses conjuntos de dados são muito grandes – o sequenciamento do genoma de uma pessoa produz até 1 terabyte (TB) de dados, ou o equivalente a 200.000 canções MP3 – que é impraticável transferi-los de uma instituição para outra.

A “chave” da cura do câncer está na montagem dessas bases de dados com informações oncológicas relacionadas ao paciente e compartilhadas com vários instituições de saúde e de pesquisa.

E agora que as informações estão se materializando, as organizações começaram a descobrir maneiras de torná-lo útil para um grupo mais amplo de prestadores de serviços de saúde. Já existem algumas iniciativas nessa direção, a saber:

[a] Uma das iniciativas é banco de dados CancerLinQ [29] da American Society of Clinical Oncology (ASCO). O banco de dados CancerLinQ foi lançado como um protótipo em 2012, com foco no câncer de mama. Através do banco de dados, os pesquisadores foram capazes de reunir os prontuários eletrônicos dos pacientes com câncer de mama em todo os EUA. Em seguida, eles foram capazes de capturar as informações do tratamento de câncer e, usá-las para duplicar resultados de ensaios clínicos. Atualmente esse protótipo tem 170.000 pacientes. A idéa da ASCO é ampliar a experiência do CancerLinQ câncer de mama para outros tipos de cânceres;

[b] um outro exemplo é o da parceria da Intel com o Knight Cancer Institute [30] da OHSU (Oregon Health & Science University). Para apoiar a visão da Intel e OHSU na busca do diagnóstico do câncer “em apenas um dia” [30.a] foi desenvolvido um protótipo “colaborativo” de “medicina de precisão” de câncer através de uma plataforma capaz de orquestrar a pesquisa através de múltiplas instituições.

Esta plataforma “pioneira” no mundo proporciona o acesso através de redes de computação em “nuvem” pública ou privada e, padroniza os resultados da pesquisa de modo que os dados possam ser mais facilmente compartilhados. Ao contrário das abordagens tradicionais baseadas em “silos”, o protótipo da Intel & OHSU está baseado em um modelo computacional distribuído, onde as instituições médicas podem se conectar através de uma rede segura para se beneficiar dos dados armazenados sem movê-los. Isto é importante pois permite o processamento em cada local dos dados, com resultados seguros e “anonimizados” devolvidos aos solicitantes autorizados. Cada parceiro pode manter o controle dos dados dos seus pacientes, enquanto a base de conhecimento do tratamento do câncer compartilhável cresce e, melhoram-se os resultados para pacientes em todo o mundo.

A Intel & a OHSU lançaram um piloto deste sistema em agosto de 2015 [31] e [32] e vão anunciar no primeiro trimestre de 2016, que duas outras grandes instituições de oncologia vão se juntar a eles para estender a capacidade das informações. Nessa escala, os médicos em qualquer lugar vão ser capazes de se sentar em seus computadores e acessar os dados genômicos e clínicos de milhões de pacientes com câncer, o que lhes permite projetar os melhores e mais eficazes tratamentos para cada um. Eventualmente, será possível também criar “nuvens” de colaboração de “medicina de precisão” para doenças como diabetes, mal de Alzheimer e autismo;

[b] A Flatiron Health [33] é uma empresa americana que teve investimento do Google Ventures em 2014 de 100 MUS$ [34] e criou um software para que os centros médicos e de pesquisa possam “carregar” os dados dos pacientes com câncer, a fim de aprender sobre a eficácia dos tratamentos oncológicos. Através da organização e padronização de dados, a Flatiron espera poder ajudar aos médicos a obter melhores opções de tratamento. Cerca de 200 centros de oncologia nos EUA já estão usando este software e tratando de um total de 300.000 pacientes por ano [35];

[c] Uma outra iniciativa, mas promovida também por centros públicos, é Cancer Core Europe [36] e [37], em que seis hospitais europeus compartilham os dados anônimos dos seus pacientes com câncer, para que possam realizar projetos de pesquisa em conjunto. Em média, os seis centros atendem a 60.000 novos pacientes por ano, fornecem tratamento para 300.000, realizam um milhão de consultas e fazem 1.500 testes clínicos. “O conhecimento sobre o câncer está crescendo mais do que nunca, e na próxima década ou mais esse conhecimento vai provocar uma revolução na forma como os médicos tratam os pacientes”, disse Patrick Maxwell, diretor da Escola de Medicina da Universidade de Cambridge;

Temos também outras inciativas similares:
– da empresa privada NantHealth [38] que recebeu 320 MUS$ de investimento de “ventures capital” em 2014 [34] e [39];
– da Universidade da Califórnia de Santa Cruz [40] e [41];
– da start-up Human Longevity [42] do renomado empreendedor Craig Venter [42.a];
– da empresa de biotecnologia Regeneron [43];
– e da plataforma SHRINE (Shared Health Research Information Network) que conecta cinco hospitais afiliados da Universidade de Harvard para manutenção de um banco de dados com informações de pacientes oncológicos [43.a] e [43.b].

Em última análise, a “medicina precisão” só vai ser tão precisa quanto os dados disponíveis permitir. Por isso a importância de criar banco de dados de referência com dados abrangentes dos pacientes oncológicos. Para melhor uma compreensão das doenças complexas como o câncer, as indústrias médica e de tecnologia devem colaborar para fazer com que a “riqueza” crescente dos conjuntos de dados genéticos públicos e privados sejam acessíveis para o benefício de vários pacientes. Se nós alcançarmos o sucesso – e esperamos que sim – poderemos transformar o processo atual que é agonizante e incerto para incontáveis milhões de pessoas em um, altamente “customizado”, onde o diagnóstico e a recomendação de tratamento do câncer possam ser realizados em apenas “um dia” (como preconizam a Intel & a OHSU)! Poderemos não ser capazes de acabar com a doença do câncer em nossas vidas, mas vamos melhorar muito a nossa resposta a essa terrível enfermidade.

Big data não está apenas aumentando o potencial para o que os oncologistas possam utilizar as informações de centenas de milhares de pacientes. As tecnologias de seqüenciamento genético mais rápidas também estão ajudando as empresas a encontrar maneiras diferentes mais fáceis de acompanhar tratamentos contra o câncer a nível genético.

A Guardant Health [44] – uma empresa que faz os testes de câncer genético para pessoas com câncer avançado ou em estágio final – diz que está utilizando o “poder dos dados” para oferecer uma alternativa mais precisa e menos invasiva para os testes das biópsias tradicionais, que exigem uma amostra de tecido para testar as células cancerosas, exigindo muitas vezes os pacientes sejam submetidos a uma anestesia para retirar a biopsia. O teste Guardant360 de “biópsia líquida” [45] e [45.a] da Guardant utiliza amostras de sangue dos pacientes com câncer e sequências de informação genética do sangue, para descobrir como os tumores estão respondendo a um determinado curso no tratamento da enfermidade. Como resultado, um paciente utilizando o teste “biopsia líquida” pode obter uma biópsia do líquido sanguíneo a cada poucas semanas, ao invés de a cada poucos meses, como é o caso da biópsia tradicional. A “biópsia líquida” vai revolucionar muito o tratamento de câncer e, torná-lo menos doloroso, pelo menos quanto ao aspecto de coleta de amostras! Pelo seu caráter revolucionário, o mercado já considera a tecnologia de “biópsia líquida” como o estetoscópio dos próximos 200 anos! [46] e [46.a]. Veja aqui como funciona a “biopsia líquida” pois o câncer deixa “rastros” do seu tumor no sangue do paciente [47]. O CEO da Guardant Helmy Eltoukhy acredita que a “biópsia líquida vai democratizar de forma maciça o tratamento do câncer”!

A Guardant não é a única a analisar o câncer com a tecnologia de big data. Recentemente, a Guardant fez parceria com a Flatiron, para tornar as informações de teste de câncer mais acessíveis aos prestadores de serviços de saúde [48]. Outras empresas e pesquisadores também estão trabalhando em seus próprios testes de “biópsia líquida” tais como: Pathway Genomics [49] e [50]; RainDance Technologies [51] e Qiagen [52]. As empresas de software como Cypher Genomic [53] estão trabalhando em maneiras de sequenciar os genes mais rapidamente com a esperança de acelerar o tratamento do câncer e desenvolvimento de medicamentos.

Uma área que pode ser muito “acelerada” pela aplicação da tecnologia de big data no tratamento do câncer é a farmacogenômica [54] (ou “pharmagenomics” [55]).

A farmacogenômica influencia na eficácia dos tratamentos atuais de câncer e permite avaliar o efeito da variação genômica herdada na resposta do doente ao tratamento ou a sua resistência ao tratamento.

A farmacogenômica mantém a promessa de que os medicamentos poderão – “um dia” – ser adaptados à sua composição genética de um paciente. Os medicamentos modernos salvam milhões de vidas por ano. No entanto, qualquer medicação pode não funcionar para um paciente específico, mesmo que ele seja efetivo para outras pessoas. Ou ainda, podem causar efeitos colaterais graves para um determinado paciente, mas não para uma outra pessoa.

A idade, a raça, o estilo de vida e a saúde são componentes que podem influenciar a resposta de um paciente aos medicamentos mas, também, seus genes. A farmacogenômica é o estudo de como a composição genética única de uma pessoa (genoma) influencia a sua resposta aos medicamentos.

A farmacogenômica auxilia no tratamento do câncer, pelo menos, de 02 formas básicas: (1) auxiliando a identificar medicamentos – através de consultas específicas a tabelas ou banco de dados – que indicam medicamentos quimioterápicos que causam menor efeito colateral para um determinado paciente; e (2) também na pesquisa dos laboratórios na busca de novos medicamentos contra o câncer [55.a] e [56]. Conheça mais sobre a famacogenômica aqui [57], [58] e [58.a].

De modo bastante simplificado, tumores do câncer caracterizam-se pela reprodução excessiva de células. Este fato pode ocorrer em qualquer parte do corpo e sua causa está associada à quebra do mecanismo de “morte celular” [59]. Dessa forma, as células que chegaram ao fim do ciclo celular permanecem no organismo, apesar da geração de novas células, que deveriam substituir aquelas mais velhas.

Os tratamentos comumente aplicados a pacientes da oncologia podem envolver: cirurgia, radioterapia e quimioterapia. Como em toda intervenção médica, os pacientes podem responder de forma diferente a cada um dos tratamentos. Alguns podem apresentar melhoras rápidas, ao passo que, outros podem apresentar algum efeito colateral.

Algumas dessas características individuais podem ser representadas por diferenças específicas no genoma do paciente. Essas variantes genômicas também podem ser associadas à predisposição de um indivíduo no desenvolvimento de um tipo de câncer. Portanto, a utilização de análises genômicas pode auxiliar na classificação de pacientes em subgrupos de indivíduos que respondam melhor a uma certa terapia, como é o caso de pacientes de câncer de mama com níveis elevados do receptor HER2 [60] que apresentam boas respostas ao tratamento com “Trastuzumabe” [61]. Essas mesmas técnicas podem prover meios para uma decisão informada para os tratamentos preventivos, como foi o caso da mutação no BRCA1 [62] na atriz Angelina Jolie.

Os pesquisadores têm unido esforços para a compreensão dessas associações. Estudos como o “The Cancer Genome Atlas” (TCGA) [63] e “International Cancer Genome Consortium” (ICGC) [64] buscam catalogar características moleculares dos tumores cancerígenos, de forma a permitir o avanço da “medicina de precisão” nesse quesito. Similarmente, existem esforços para a caracterização da associação de perfis genômicos e medicamentos, como os descritos no PharmGKB [65].

As grandes farmacêuticas, como a Pfizer, reconhecem que o desenvolvimento de medicamentos para a “medicina de precisão” é uma das maiores aplicações da pesquisa genômica [66].

Enfim é isso aí … a “medicina de precisão” alavancada pela tecnologia big data vai nos trazer alegrias no tratamento do câncer nos próximos dez ou vinte anos!

Referências:

[27.a] Precision Medicine, Genomics Require Strong Data Governance, Health IT Analytics, 27.jul.2015
http://healthitanalytics.com/news/precision-medicine-genomics-require-strong-data-governance

[27.b] Personalized Medicine: The Path Forward, McKinsey, 2013
https://www.google.com.br/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=0CCIQFjAAahUKEwiY1q25g7vIAhWJkpAKHdlmCFs&url=http%3A%2F%2Fwww.mckinsey.com%2F~%2Fmedia%2Fmckinsey%2Fdotcom%2Fclient_service%2Fpharma%2520and%2520medical%2520products%2Fpmp%2520new%2Fpdfs%2Fmckinsey%2520on%2520personalized%2520medicine%2520march%25202013.ashx&usg=AFQjCNGHZdGgqx02OJnh3S5OIuxUQHjhug&sig2=TnGaQ4qQeJeSQ2A1uKKX8g&cad=rja

[27.c] From Evolution to Revolution: Building the 21st Century Genomic Infrastructure, Health IT Now, July 2015 [PDF here]
http://www.healthitnow.org/wp-content/uploads/2015/07/Genomics-White-Paper-FINAL-Formatted.pdf

[27.d] Genomics: The Cornerstone of Precision Medicine, DestinHaus, 08.oct.2015
http://destinhaus.com/genomics-the-cornerstone-of-precision-medicine/

[27.e] Referências do Google sobre “Cancer Genome Molecular Imaging”
https://www.google.com.br/search?q=Cancer+Genome+%22Molecular+Imaging%22&ie=utf-8&oe=utf-8&gws_rd=cr&ei=wcwaVtPlI4SHwgT0i5r4BQ

[28] Making Cancer Personal: A Roadmap, LEK Consulting, 2014
http://www.lek.com/sites/default/files/LEK_1624_PersonalizedOncology_Web.pdf

[29] CancerLinq, American Society of Clinical Oncology (ASCO)
http://cancerlinq.org/

[30] OHSU Knight Cancer Institute
http://www.ohsu.edu/xd/health/services/cancer/

[30.a] Same Day Cancer Treatment By 2020? Data Scientists Think So, Forbes Magazine, 21.aug.2015
http://www.forbes.com/sites/leoking/2015/08/21/same-day-cancer-treatment-big-data-intel-ohsu/

[31] Intel & OHSU Announce Collaborative Cancer Cloud at Intel Developer Forum, Intel, 17.aug.2015
https://communities.intel.com/community/itpeernetwork/healthcare/blog/2015/08/17/intel-ohsu-announce-collaborative-cancer-cloud-at-intel-developers-forum

[32] Video: Collaborative Analytics for Personalized Cancer Care, Intel
https://www-ssl.intel.com/content/www/us/en/big-data/xeon-e7-collaborative-analytics-ohsu-cancer-institute-video.html

[33] Flatiron Health
http://www.flatiron.com/

[34] Como ganhar dinheiro com big data em Saúde?, Saúde Business, 03.set.2015
http://saudebusiness.com/como-ganhar-dinheiro-com-big-data-em-saude/

[35] Can Big Data cure cancer?, Fortune Magazine, 24.jul.2014
http://fortune.com/2014/07/24/can-big-data-cure-cancer/

[36] Cancer Core Europe
http://www.cam.ac.uk/research/news/cancer-core-europe-institutes-unite-across-europe-to-tackle-cancer

[37] Referências do Google sobre “Cancer Core Europe”
https://www.google.com.br/search?q=%22Cancer+Core+Europe%22&ie=utf-8&oe=utf-8&gws_rd=cr&ei=dE8QVsLLF4rDwATfjq74Cw

[38] Nanthealth
http://nanthealth.com/

[39] The Billionaire Who Is Trying To Disrupt Cancer Care, Forbes07.dec.2014 #cancer #nanthealth
http://www.forbes.com/sites/matthewherper/2014/12/07/here-is-what-60-minutes-didnt-tell-you-about-the-billionaire-who-is-trying-to-disrupt-cancer-care/

[40] Fighting cancer with Big Data, The Rambus Blog. 10.aug.2015
http://www.rambusblog.com/2015/08/10/fighting-cancer-with-big-data/

[41] UC Santa Cruz researchers use big data to fight cancer, Santa Cruz Sentinel, 03.aug.2015
http://www.santacruzsentinel.com/science/20150803/uc-santa-cruz-researchers-use-big-data-to-fight-cancer

[42] Human Longevity
http://www.humanlongevity.com/

[42.a] Craig Venter, Wikipedia
https://en.wikipedia.org/wiki/Craig_Venter

[43] Regeneron
http://www.regeneron.com/

[43.a] Data’s role in taking down cancer, Fierce HealthIT, 01.jun.2015
http://www.fiercehealthit.com/story/datas-role-taking-down-cancer/2015-06-01

[43.b] Big Data Beats Cancer, IEEE Spectrum 28.may.2015
http://spectrum.ieee.org/biomedical/diagnostics/big-data-beats-cancer

[44] Guardant Health
https://www.guardanthealth.com/

[45] Liquid Biopsy, Wikipedia
https://en.wikipedia.org/wiki/Biopsy#Cancer_liquid_biopsy

[45.a] Liquid biopsies: Tumour diagnosis and treatment monitoring in a blood test, European Society for Medical Oncology, 29.sep.2014
http://www.esmo.org/Conferences/Past-Conferences/ESMO-2014-Congress/News-Articles/Liquid-biopsies-Tumour-diagnosis-and-treatment-monitoring-in-a-blood-test

[46] Referências do Google sobre “stethoscope of the future liquid biopsy”
https://www.google.com.br/search?q=guardiant+health+liquid+biposy&ie=utf-8&oe=utf-8&gws_rd=cr&ei=0mkQVuzrJ8mmwASY4JaQDA#q=stethoscope+of+the+future+liquid+biopsy+

[46.a] A Stethoscope for the Next 200 Years: The ability to see ‘alien’ DNA and RNA in the blood can detect cancers very early, The Wall Street Journal, 02.jan.2015
http://www.wsj.com/articles/eric-topol-and-stephen-r-quake-a-stethoscope-for-the-next-200-years-1420242913

[47] Vídeo: What if we could detect and monitor the tumour without the need of an invasive biopsy?, Pathway Genomics, 09.sep.2015

[48] Guardant Health and Flatiron Health to Develop Innovative Data Platform to Advance Precision Medicine for Cancer and Enhance Patient Care, PR Newswire, 19.aug.2015
http://www.prnewswire.com/news-releases/guardant-health-and-flatiron-health-to-develop-innovative-data-platform-to-advance-precision-medicine-for-cancer-and-enhance-patient-care-300129724.html

[49] Pathway Genomics (em português)
https://www.pathway.com/portuguese/

[50] Pathway Genomics Launches First Liquid Biopsy Test To Detect Cancer-Associated Mutations In High-Risk Patients, Antara News, 10.sep.2015
http://www.antaranews.com/en/news/100416/pathway-genomics-launches-first-liquid-biopsy-test-to-detect-cancer-associated-mutations-in-high-risk-patients

[51] RainDance Technologies
http://raindancetech.com/

[52] Qiagen
https://www.qiagen.com/us/

[53] Cypher Genomics Releases New Product to Address Major Bottleneck in Personalized Medicine for Cancer, Press Release, 24.mar.2015
http://cyphergenomics.com/news/cypher-genomics-releases-new-product-to-address-major-bottleneck-in-personalized-medicine-for-cancer/

[54] Farmogenômica, Wikipedia
https://www.google.com.br/search?q=farmacogen%C3%B4mica&ie=utf-8&oe=utf-8&gws_rd=cr&ei=y3sQVv_gDYSawATQxYD4Cw

[55] Pharmagenomics, Wikipedia
https://www.google.com.br/search?q=farmacogen%C3%B4mica&ie=utf-8&oe=utf-8&gws_rd=cr&ei=y3sQVv_gDYSawATQxYD4Cw#q=Pharmagenomics

[55.a] US biotech to apply artificial intelligence to UK genome study, Fox News, 30.sep.2015
http://www.foxnews.com/health/2015/09/30/us-biotech-to-apply-artificial-intelligence-to-uk-genome-study/

[56] How DNA sequencing is transforming the hunt for new drugs, Fox News, 13.may.2015
http://www.foxnews.com/health/2015/05/13/how-dna-sequencing-is-transforming-hunt-for-new-drugs/

[57] What is pharmacogenomics?, Your Genome
http://www.yourgenome.org/facts/what-is-pharmacogenomics

[58] Big Data for Health, White Paper from IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics, July 2015
https://www.google.com.br/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=6&ved=0CFMQFjAFahUKEwiv-JfsuKbIAhWIDJAKHdDUBM8&url=http%3A%2F%2Ffiles.figshare.com%2F2203072%2FBig_data_for_Health.pdf&usg=AFQjCNHz_-QfuJ4c_4tIkhHZgxPjj2XWOg&sig2=B6ChDYhhUWjehmZrRlQo9Q&cad=rja

[58.a] Time for pharma to think big on genomics research, Pharmafile, 12.out.2015
http://www.pharmafile.com/news/499627/time-pharma-think-big-genomics-research

[59] Referências do Google sobre “Mecanismo Morte Celular”
https://www.google.com/search?q=mecanismo+%22morte+celular%22&ie=utf-8&oe=utf-8

[60] Referências do Google sobre “Breast Cancer Receptor HER2”
https://www.google.com/search?q=mecanismo+%22morte+celular%22&ie=utf-8&oe=utf-8#q=Breast+Cancer+Receptor+HER2

[61] Referências do Google sobre “Tratuzumabe”
https://www.google.com/search?q=mecanismo+%22morte+celular%22&ie=utf-8&oe=utf-8#q=%E2%80%9Ctrastuzumabe%E2%80%9D.+

[62] Referências do Google sobre “BRAC1”
https://www.google.com/search?q=mecanismo+%22morte+celular%22&ie=utf-8&oe=utf-8#q=Brac1+

[63] “The Cancer Genome Atlas” (TCGA)
http://cancergenome.nih.gov

[64] “International Cancer Genome Consortium” (ICGC)
https://icgc.org

[65] PharmGKB
https://www.pharmgkb.org

[66] The View from the Top: Interview with Jean-Claude Marshall, Pfizer, Frontline Genomics Magazine, 23.sep.2015
http://www.frontlinegenomics.com/2093/the-view-from-the-top-interview-with-jean-claude-marshall-pfizer/?utm_content=bufferbb99a&utm_medium=social&utm_source=twitter.com&utm_campaign=buffer

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