לרוב המחלות הנדירות יש סיבה גנטית. את השינוי הגנטי הבסיסי ניתן למצוא ביתר קלות, למשל באמצעות רצף אקסומים (ES), המוביל לאבחנה גנטית מולקולרית. ES היא בדיקה של כל חלקי החומר הגנטי שלנו (DNA) המקודדים לחלבונים.
כחלק ממחקר רב מרכזי בגרמניה, נאספו נתוני ES מ-1,577 חולים ונבדקו באופן שיטתי. זה איפשר לאבחן בסך הכל 499 חולים, כאשר 34 חולים הראו מחלות גנטיות חדשות שלא ידועות עד כה. המחקר תורם אפוא תרומה משמעותית לתיאור הראשוני של מחלות חדשות. בנוסף, תוכנה המבוססת על שימוש בבינה מלאכותית (AI) שימשה לראשונה בקנה מידה רחב כדי לתמוך באבחון קליני. מערכת הבינה המלאכותית "GestaltMatcher" יכולה לסייע בהערכת תווי פנים בכל הקשור לסיווג של תסמונות גנטיות מולדות. תוצאות המחקר, שבו היו מעורבים 16 מקומות באוניברסיטאות, פורסמו כעת בכתב העת הנודע "Nature Genetics".
מחלות נדירות במיוחד דורשות הן מומחיות קלינית רב תחומית והן אבחון גנטי מקיף לטיפול מיטבי. פרויקט קרן החדשנות TRANSLATE NAMSE התלת-שנתי החל בסוף 2017 במטרה לשפר את הטיפול בנפגעים באמצעות תפיסות אבחון מודרניות. חוקרים מ-16 בתי חולים אוניברסיטאיים ניתחו את נתוני ה-ES של 1,577 מטופלים, כולל 1,309 ילדים, שהתייצבו למרכזי מחלות נדירות במסגרת TRANSLATE NAMSE. מטרת הפרויקט הייתה לאתר את הגורם למחלה בכמה שיותר חולים באמצעות שיטות בדיקה חדשניות. גורם גנטי למחלה הנדירה זוהה ב-499 חולים, מתוכם 425 ילדים. בסך הכל מצאו החוקרים שינויים ב-370 גנים שונים. "אנו גאים במיוחד בגילוי של 34 מחלות מולקולריות חדשות, המהוות דוגמה מצוינת לטיפול בחולים היוצר ידע בבתי חולים אוניברסיטאיים", אומרת ד"ר תרזה ברונט, אחת הכותבות הראשיות מהמכון לגנטיקה אנושית בקליניקום. rechts der Isar מהאוניברסיטה הטכנית של מינכן.
מה קורה אחר כך עם המקרים הלא פתורים?
נבדוק את החולים שנפגעו שעדיין לא הצלחנו למצוא להם אבחנה במסגרת פרויקט המודל Genome Sequencing, או בקיצור MVGenomSeq".
ד"ר טוביאס האק, סגן מנהל המכון לגנטיקה רפואית וגנומיקה יישומית בבית החולים האוניברסיטאי של טובינגן
ה-MVGenomSeq מתבסס על הצלחת פרויקט TRANSLATE NAMSE ומאפשר ניתוח של גנומים קליניים בבתי חולים אוניברסיטאיים ברחבי גרמניה. מקרים לא פתורים יכולים להיחקר גם במחקרי מעקב באמצעות שיטות בדיקה חדשות, כגון רצף קריאה ארוך, המאפשר לנתח שברי DNA ארוכים בהרבה. "ריצוף קריאה ממושך מאפשר לנו למצוא שינויים גנטיים שקשה לזהות ואנו מניחים שנוכל לבצע אבחנות נוספות בשיטה זו", אומרת ד"ר נאדג'ה אהמקה, ראש מחלקת אבחון הגנום במכון לגנטיקה רפואית של Charité. גנטיקה אנושית ואחד מהכותבים האחרונים.
במסגרת פרויקט TRANSLATE NAMSE, נקבעו גם נהלים סטנדרטיים לאבחון גנטי מורחב לחשודים במחלות נדירות במרכזי המחלות הנדירות המשתתפים, על בסיס כנסים בין-תחומיים למקרים. אלה שולבו בטיפול הסטנדרטי לאחר השלמת הפרויקט. "כנסי המקרים הבינתחומיים ממלאים תפקיד חשוב עבור הנפגעים. הדבר מאפשר אפיון קליני מקיף, הרלוונטי להערכה מבוססת פנוטיפ של הנתונים הגנטיים. בנוסף, ניתן לדון בגרסאות שזוהו בהקשר בינתחומי", אומר ד"ר מגדלנה דניאל, אחת הכותבות הראשונות, העובדת כמומחית במכון לגנטיקה רפואית וגנטיקה אנושית ועמיתת תוכנית המדענים הקלינים של מכון הבריאות של ברלין (BIH) ב-Charité – Universitätsmedizin.
לעיתים ניתן לזהות מחלות גנטיות נדירות על ידי הפנים
החוקרים גם חקרו האם השימוש המשלים בכלי למידת מכונה ובינה מלאכותית (AI) משפר את יעילות האבחון והיעילות. לשם כך, תוכנת "GestaltMatcher" שפותחה על ידי חוקרים בבון, המשתמשת בניתוח פנים בעזרת מחשב כדי לתמוך באדם המשתמש בה באבחון מחלות נדירות, נוסתה לראשונה בקנה מידה רחב. המחקר השתמש ברצף ובנתוני התמונה של 224 אנשים שגם הסכימו לניתוח בעזרת מחשב של תמונות הפנים שלהם, והוכח שהטכנולוגיה הנתמכת בבינה מלאכותית מספקת יתרון קליני.
ה-GestaltMatcher AI יכול לזהות חריגות בפנים ולהקצות אותן למחלות ספציפיות. שאלה חשובה בעת הערכת נתונים גנטיים היא: האם הפנוטיפ תואם את הגנוטיפ? ה-AI יכול לספק תמיכה כאן. "GestaltMatcher הוא כמו חוות דעת של מומחה שאנו יכולים לספק לכל איש מקצוע רפואי תוך שניות. אבחון מוקדם חיוני עבור אלה שנפגעו ממחלות נדירות ובני משפחותיהם. שימוש תומך בתוכנה על ידי רופאי ילדים כבר יכול להיות שימושי במקרה של חריגות במהלך בדיקת U7 בגיל 21 עד 24 חודשים או U7a בגיל 34 עד 36 חודשים", אומר המחבר המקביל פרופ' פיטר קראביץ, מנהל המכון לסטטיסטיקה גנומית וביואינפורמטיקה (IGSB) בבית החולים האוניברסיטאי בון (UKB), שם GestaltMatcher AI נמצא בפיתוח. פרופ' קרביץ הוא גם חבר באשכול המצוינות ImmunoSensation2 ו בתחומי המחקר הטרנסדיסציפלינריים (TRA) "דוגמנות" ו"חיים ובריאות" באוניברסיטת בון. התוכנה והאפליקציה יכולות להיות זמינות לכל הרופאים דרך העמותה Arbeitsgemeinschaft für Gen-Diagnostik eV (AGD).
מוסדות המשתתפים:
בנוסף לבית החולים האוניברסיטאי בון (UKB) ואוניברסיטת בון, Charité-Universitätsmedizin ברלין, Klinikum rechts der Isar של האוניברסיטה הטכנית של מינכן (TUM), בית החולים האוניברסיטאי דיסלדורף, אוניברסיטת רוהר בוכום, בית החולים האוניברסיטאי דרזדן, בית החולים האוניברסיטאי אסן, בית החולים האוניברסיטאי האלי, בית החולים האוניברסיטאי המבורג אפנדורף, בית החולים האוניברסיטאי היידלברג, בית החולים האוניברסיטאי שלזוויג הולשטיין, בית החולים LMU מינכן, בית החולים האוניברסיטאי RWTH Aachen, בית החולים האוניברסיטאי לייפציג, בית החולים האוניברסיטאי טובינגן ואוניברסיטת Stellenbosch, קייפטאון, דרום אפריקה היו מעורבים גם הם.
