Исследователи Национального института глаз разработали и утвердили основанный на искусственном интеллекте метод оценки состояния пациентов с болезнью Штаргардта, которая может привести к потере зрения в детстве. Метод количественно определяет связанную с заболеванием потерю светочувствительных клеток сетчатки, предоставляя информацию для наблюдения за пациентами, понимания генетических причин заболевания и разработки методов лечения. Выводы опубликованы сегодня в JCI Insight .
«Эти результаты обеспечивают основу для оценки прогрессирования болезни Штаргардта, что поможет контролировать значительную вариабельность от пациента к пациенту и облегчить терапевтические испытания», — сказал Майкл Ф. Чанг, доктор медицинских наук, директор NEI, который является частью Национальных институтов. здоровья.
Примерно у 1 из 9000 человек развивается наиболее распространенная форма ретинопатии Штаргардта, или ABCA4-ассоциированная ретинопатия, аутосомно-рецессивное заболевание, вызываемое вариантами гена ABCA4, который содержит генетическую информацию для трансмембранного белка в светочувствительных фоторецепторных клетках . У людей развивается Stargardt, когда они наследуют две мутировавшие копии ABCA4, по одной от каждого родителя. Люди, у которых есть только одна мутировавшая копия ABCA4, являются генетическими носителями, но у них не развивается заболевание. Более редкие формы Штаргардта связаны с вариантами других генов.
Тем не менее, даже среди пациентов, у которых все есть варианты гена ABCA4, может быть широкий спектр с точки зрения возраста начала и прогрессирования заболевания. У одного пациента может быть очень ранняя потеря светочувствительных фоторецепторов по всей сетчатке, в то время как другой может быть подростком с поражением, ограниченным центральной ямкой, областью сетчатки, которая обеспечивает самое четкое центральное зрение, необходимое для чтения и различения других мелких деталей. Тем не менее, другой пациент может достичь среднего возраста без потери зрения.
«Различные варианты гена ABCA4, вероятно, определяют разные характеристики заболевания или фенотипы. Однако традиционные подходы к анализу структурных изменений в сетчатке не позволили нам сопоставить генетические варианты с фенотипом», — сказал один из руководителей исследования Брайан П. Брукс, доктор медицинских наук, руководитель отделения офтальмологической генетики и зрительных функций NEI. Д-р Брукс руководил исследованием вместе с Бреттом Г. Джеффри, доктором философии, руководителем ядра зрительных функций человека отделения офтальмологической генетики и зрительных функций NEI.
Исследователи наблюдали за 66 пациентами Штаргардта (132 глаза) в течение пяти лет, используя технологию визуализации сетчатки, называемую оптической когерентной томографией в спектральной области (SD-OCT). Трехмерные SD-OCT-изображения сетчатки в поперечном сечении были сегментированы и проанализированы с использованием глубокого обучения, типа искусственного интеллекта, в котором огромные объемы данных изображения могут быть введены в алгоритм, который затем учится обнаруживать закономерности, которые позволяют изображениям быть классифицированным.
Используя метод глубокого обучения , исследователи смогли количественно оценить и сравнить потерю фоторецепторов и различных слоев сетчатки в зависимости от фенотипа пациента и варианта ABCA4.
В частности, исследователи сосредоточились на здоровье фоторецепторов в области, известной как эллипсоидная зона — особенность границы внутреннего/внешнего сегмента фоторецептора, которая уменьшается или теряется из-за болезни. Исследователи также исследовали внешний ядерный слой в непосредственной близости от зоны потери эллипсоидной зоны.
Они обнаружили, что потеря эллипсоидной зоны (показатель серьезной дегенерации фоторецепторов) и истончение внешнего ядерного слоя за пределами этих областей (показатель тонкой дегенерации фоторецепторов) следовали предсказуемой временной и пространственной закономерности. На основе этой предсказуемости они смогли создать способ классификации серьезности 31 различных вариантов ABCA4.
Важно отметить, что они также обнаружили, что дегенерация фоторецепторов не ограничивалась областью потери эллипсоидной зоны. Вместо этого прогрессирующее истончение слоя фоторецепторов — незаметное для глаза врача, но поддающееся количественному измерению — было очевидно в областях, удаленных от границы потери эллипсоидной зоны. Это представляло собой фактический передний фронт болезни, предполагая, что это будет область, за которой следует внимательно следить, чтобы определить, оказывает ли новая терапия эффект.
