Инновационная стратегия, которая анализирует область генома, дает 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 человеческого генома, 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 этим заболеванием, и разработала модель, которая будет оценивать вероятность индивидуума иметь это заболевание. Тестирование модели на независимом наборе данных показало, что она может идентифицировать пациентов с шизофренией с точностью 80%. Исследование опубликовано в журнале « Трансляционная психиатрия» .
«Шизофрения - разрушительное заболевание, которым страдает около 1% населения мира», - сказал автор-корреспондент доктор Роберт А. Уотерленд, профессор педиатрии - питания в Исследовательском центре детского питания USDA / ARS в Бейлоре, а также молекулярной генетики и генетики человека. «Хотя генетические и экологические компоненты, по-видимому, 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 одного человека. Это затрудняет оценку того, способствуют ли эпигенетические изменения заболеваниям мозга, таким как шизофрения.
Чтобы устранить это препятствие, Уотерленд и его коллеги определили в предыдущей работе набор конкретных областей генома, 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 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», - сказал Уотерленд.
Исследователи объяснили, что во многих предыдущих исследованиях анализировались профили метилирования в образцах крови с целью выявления эпигенетических различий между людьми, страдающими шизофренией.
«Наше исследование является инновационным во многих отношениях», - сказал первый автор доктор Чатура Дж. 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 результаты очень захватывающие. Они не только предполагают возможность прогнозирования риска шизофрении в раннем возрасте, но также обрисовать новый подход, который может быть применим к другим заболеваниям ».
Настоящее исследование также является новаторским, потому что в нем рассмотрены основные потенциальные смешивающие факторы, которые другие исследования не приняли 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, употребление лекарств и курение. Мы смогли это исключить», - сказал Уотерленд. «Это, вместе с тем фактом, что метилирование ДНК у 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, предполагая, что они могут способствовать этому состоянию».
Используя этот новый подход, исследователи смогли получить гораздо более сильные эпигенетические сигналы, связанные с шизофренией, чем когда-либо ранее, говорят ученые .
«Мы считаем наше исследование доказательством принципа того, что сосредоточение внимания на CoRSIV делает возможной эпигенетическую эпидемиологию», - сказал Уотерленд.
