מחקר חדש המיישם טכניקות מרובות-מדיקה ולמידה במכונה זיהה 33 חלבוני פלזמה השונים באופן משמעותי בחולים עם טרשת רוחבית אמיוטרופית (ALS). הממצאים מראים כי ניתן היה לאתר ALS עד 10 שנים לפני שיופיעו תסמינים, ומציעים הבטחה לסמנים ביולוגיים אבחוניים אמינים.
שילוב של טכנולוגיות רצף מתקדמות בתפוקה גבוהה, כמו רצף גנום שלם (WGS) לגילוי מוקדם של מחלות נדירות, כמו ALS, יכול להעניק לקלינאים ולמטופלים חלון קריטי להתערבות רפואית, ובסופו של דבר לשפר את התוצאות.
לכוד בגוף משותק
ALS, שכונה בעבר מחלת לו גריג, היא מצב נוירוני נדיר. זה תוקף תאי עצב במוח ובחוט השדרה, שודד בהדרגה אנשים מהיכולת שלהם ללכת, לדבר ובסופו של דבר לנשום.
המודעות הציבורית ל- ALS גדלה במהירות בשנת 2014 עם אתגר דלי הקרח. זה היה קמפיין של מדיה חברתית שהפך לתופעה עולמית בה ידוענים, פוליטיקאים, משפיעים ואנשים יומיומיים שופכים על עצמם דליים של מי קרח כדי להעלות את תשומת הלב למחלה. איגוד ASL שיבח את הקמפיין ל"האיץ דרמטית את המאבק נגד ALS ".
למרות ההתקדמות בנוירופיזיולוגיה ובדיקות גנטיות, עדיין אין בדיקת אבחון מוחלטת. לעתים קרובות חולים ממתינים 6 עד 18 חודשים לאבחון בזמן שהמחלה מתקדמת במהירות. מרבית החולים שורדים רק שנתיים עד 4 שנים לאחר הופעת הסימפטומים.
אבחנה לפני מופיעים תסמינים
חוקרים במכוני הבריאות הלאומיים של ארה"ב (NIH) ניתחו כמעט 3,000 חלבוני פלזמה וזיהו 33 שהיו שונים באופן משמעותי בקרב חולים עם ALS.
המחקר, שפורסם ב רפואת טבע באוגוסט מצביע על גילוי מוקדם ומדויק יותר של המחלה.
אחת התגליות המשמעותיות ביותר הייתה כי שינויים הקשורים למחלות בשרירי השלד, העצבים והמטבוליזם האנרגטי החלו עד 10 שנים לפני שהופיעו התסמינים. זה פותח את האפשרות לאבחון מוקדם יותר, התערבות קודמת וטיפולים יעילים יותר.
החוקרים חקרו גם חולי ALS הנושאים א C9orf72 הרחבת גנים, גורם גנטי נפוץ עבור ALS בקרב אנשים ממוצא אירופי. הם מצאו שמונה חלבונים מוגבהים באופן משמעותי בקבוצה זו, כולל EIF2S2, HPCAL1, JPT2, MTIF3, PDAP1 ו- SMAD3ו חלבונים אלה עשויים לשמש כסמנים ביולוגיים מוקדמים של התקדמות המחלה.
למידת מכונה תומכת בחיזוי סיכונים
החוקרים השוו 10 גישות למידת מכונות שונות ומצאו כי מודל יער אקראי, סוג של אלגוריתם המשלב עצי החלטה רבים, עבד בצורה הטובה ביותר לגילוי ALS. מודל זה השתמש ב 20 גורמים בסך הכל, כולל 17 חלבוני פלזמה כמו גם גיל, מין ואפילו סוג צינור איסוף הדם.
כאשר נבדק, המודל הראה ביצועים חזקים, עם שטח מתחת לעיקול (AUC) של 96.2% ודיוק מאוזן של 89.3%. מספרים אלה פירושו שהמודל היה אמין מאוד בהפרדת מקרי ALS ממקרים שאינם ALS.
לאחר מכן הצוות אישר את המודל שלהם בקבוצה גדולה בהרבה של יותר מ 23,000 פרטים. המודל שמר על דיוק גבוה במיוחד של מעל 99%, ויכול היה לספר בבירור גם מלבד הפרעות נוירולוגיות או שרירים אחרות. בשתי קבוצות האימות החיצוניות, המודל הגיע לדיוק ממוצע של 98.3%, מה שהפך אותו לכלי פוטנציאלי לאבחון.
מעבר לאבחון, החוקרים שאלו האם המודל יכול לחזות מתי יתחיל תסמיני ALS. התוצאות הראו קשר ברור בין "ציון הסיכון ALS" המבוסס על חלבון פלזמה לבין הופעת הסימפטומים בסופו של דבר. ראוי לציון, ניתן היה לאתר שינויי חלבון עד 10 שנים לפני הסימנים הראשונים של ALS, מה שמרמז כי הגוף עובר שינויים מפצים הרבה לפני שהמטופלים מבחינים במשהו לא בסדר.
הצוות ציין את המגבלות כפלטפורמת ניתוח החלבונים שלהם לא תפס את כל השינויים האפשריים. הם מתכננים להרחיב מחקרים עתידיים בשיטות פרוטאומיקה רחבות יותר ומערכי נתונים אורכיים כדי לשכלל עוד יותר את המודל שלהם.
WGS לכל הילודים
הפוטנציאל לגילוי מוקדם משתרע מעבר ל- ALS. בבריטניה, תוכנית הגנום של יילוד, המגובה במימון ממשלתי של 650 מיליון ליש"ט, תציע רצף גנום שלם (WGS) לכל יילוד. התוכנית שמה לה למטרה ליצור רשומת בריאות דיגיטלית לניטור לכל החיים.
WGS הוא קריטי גם לגילוי מחלות נדירות וסרטן ילדות הנגרמים כתוצאה ממוטציות גנטיות. שירותים כמו WGs אנושיים של BGI Genomics מספקים מבט מקיף, בסיס אחר בסיס של הגנום, ומספקים את הנתונים הדרושים לגילוי סיכונים מוקדמים וטיפול בהתאמה אישית.
ליילודים הנושאים מוטציות גנטיות כמו C9orf72WGS עלול להתריע על ALS על סיכון עשרות שנים לפני שיופיעו תסמינים. זה יאפשר לקלינאים לתכנן התערבויות שעלולות להאט את התקדמות המחלה, או אפילו למנוע זאת כאשר קיימים טיפול מטרה חדשה.
מחקר זה מסמן פריצת דרך משמעותית במחקר ALS. חלבוני פלזמה עשויים לשמש כסמנים ביולוגיים מוקדמים, ומודלים של למידת מכונות עלולים להפוך את האבחנה מהגיביות לחיזוי. בשילוב עם התקדמות ברצף הגנום, ניתן לאתר תנאים נדירים מוקדם יותר ויעילות יותר התערבויות יעילות יותר, מה שמוביל לשיפור תוצאות המטופלים.
