Инновационная стратегия, которая анализирует область генома, предлагает возможность ранней диагностики шизофрении, сообщает группа исследователей из Медицинского колледжа Бейлора. В стратегии применялся алгоритм машинного обучения под названием SPLS-DA для анализа определенных областей генома человека, называемых CoRSIV, в надежде выявить эпигенетические маркеры этого состояния.
В ДНК из образцов крови команда определила эпигенетические маркеры, профиль метильных химических групп в ДНК, которые различаются между людьми с диагнозом шизофрения и людьми, не страдающими этой болезнью, и разработала модель, которая будет оценивать вероятность наличия этого состояния у человека. Тестирование модели на независимом наборе данных показало, что она может идентифицировать пациентов с шизофренией с точностью 80%. Исследование опубликовано в журнале Translational Psychiatry.
"Шизофрения – разрушительное заболевание, которым страдает около 1% населения мира," сказал автор-корреспондент д-р. Роберт А. Уотерленд, профессор педиатрии – питание в Исследовательском центре детского питания USDA / ARS в Бейлоре, а также молекулярной генетики и генетики человека. "Хотя генетические и экологические компоненты, похоже, вовлечены в состояние, текущие данные объясняют только небольшую часть случаев, предполагая, что другие факторы, такие как эпигенетические, также могут быть важны."
Эпигенетика – это система молекулярной маркировки ДНК – она сообщает различным клеткам в организме, какие гены включать или выключать в этом типе клеток, поэтому эпигенетические маркеры могут различаться в разных нормальных тканях в пределах одного человека. Это затрудняет оценку того, способствуют ли эпигенетические изменения заболеваниям головного мозга, таким как шизофрения.
Чтобы устранить это препятствие, Уотерленд и его коллеги определили в предыдущей работе набор конкретных геномных регионов, в которых метилирование ДНК, общий эпигенетический маркер, различается у разных людей, но одинаково для разных тканей у одного человека. Они назвали эти области генома CoRSIVs для коррелированных областей системной индивидуальной изменчивости. Они предположили, что изучение CoRSIV – это новый способ раскрыть эпигенетические причины заболеваний.
"Поскольку паттерны метилирования у CoRSIV одинаковы во всех тканях одного человека, мы можем проанализировать их в образце крови, чтобы сделать вывод об эпигенетической регуляции в других частях тела, которые трудно оценить, например, в мозге," Уотерленд сказал.
Исследователи объяснили, что во многих предыдущих исследованиях анализировались профили метилирования в образцах крови с целью выявления эпигенетических различий между людьми с шизофренией.
"Наше исследование является инновационным во многих отношениях," сказал первый автор д-р. Chathura J. Гунасекара, ученый-компьютерщик из лаборатории Уотерленда. "Мы сосредоточились на CoRSIV, а также впервые применили алгоритм машинного обучения SPLS-DA для анализа метилирования ДНК. Как ученый, заинтересованный в применении машинного обучения в медицине, наши открытия очень интересны. Они не только предполагают возможность прогнозирования риска шизофрении на раннем этапе жизни, но также описывают новый подход, который может быть применим к другим заболеваниям."
Настоящее исследование также является новаторским, поскольку в нем рассмотрены основные потенциальные смешивающие факторы, которые другие исследования не принимали во внимание. Например, на паттерны метилирования в крови могут влиять такие факторы, как курение и прием антипсихотических препаратов, которые часто встречаются у пациентов с шизофренией.
"Здесь мы использовали различные подходы, чтобы оценить, влияют ли на паттерны метилирования, которые мы обнаружили у CoRSIV, прием лекарств и курение. Мы смогли это исключить," Уотерленд сказал. "Это, вместе с тем фактом, что метилирование ДНК в CoRSIV устанавливается в очень раннем возрасте, указывает на то, что эпигенетические различия, которые мы выявили между пациентами с шизофренией и здоровыми людьми, существовали до того, как болезнь была диагностирована, что позволяет предположить, что они могут способствовать возникновению состояния."
Используя этот новый подход, исследователи смогли получить гораздо более сильные эпигенетические сигналы, связанные с шизофренией, чем когда-либо раньше, говорят ученые.
"Мы считаем наше исследование доказательством принципа того, что сосредоточение внимания на CoRSIV делает возможной эпигенетическую эпидемиологию," Уотерленд сказал.