Образцы ДНК в циркулирующих клетках крови могут помочь выявить спастический церебральный паралич

        

Делавэрская команда, в том числе Эрин Кроугей, доктор философии, заместитель директора биоинформатики с биомедицинскими исследованиями Nemours, опубликовала исследование в журнале рецензируемого журнала BMC Bioinformatics в котором показано, что образцы ДНК в циркулирующих клетках крови могут быть (Crowgey et al.).

Работа представляет собой сотрудничество между исследователями из Nemours, Университета Делавэра (UD) и ООО «Профилирование генома» (для краткости GenPro). Соавторами этой статьи являются Роберт Акинс, доктор философии, главный исследователь проекта, который руководит Центром клинических исследований и развития детей в больнице детей Nemours / Alfred I. duPont для детей; UD молекулярный биолог Адам Марш, доктор философии, главный научный сотрудник GenPro; и Карин Робинсон, MS и Стефани Йегер, штат Массачусетс, биомедицинских исследований Nemours.

Ранняя диагностика поддерживает раннее вмешательство

Церебральный паралич является распространенной, но плохо продуманной проблемой нейроразвития в США. На самом деле, национального наблюдения здесь нет, но, по оценкам CDC, у 1 323 американских детей есть условие. CP – группа инвалидов с широким спектром тяжести. Спастический CP, наиболее распространенный тип, является пожизненным состоянием, характеризующимся суставами, судорогами и мышечной напряженностью, которые влияют на движение и осанку и ограничивают активность пораженных детей.

Хотя большинство детей (85-90%) с церебральным параличом рождаются вместе с ним, диагноз может быть отсрочен до 2+ лет. Диагностика проводится путем мониторинга основных этапов двигателя; младенцы, которые, как полагают, подвергаются риску для СР, зачисляются в программы раннего вмешательства, где их прогресс внимательно отслеживается. Новые и лучшие способы выявления младенцев с СР необходимы, чтобы вмешательства могли начаться раньше для большего количества детей.

Nemours, признанный во всем мире для своего центра CP в больнице для детей Альфреда I. duPont для детей, обслуживает разнообразное население более 3000 детей и молодых людей с СР, одной из крупнейших программ в США. Клиницисты и исследователи из Nemours постоянно ищут для улучшения диагностики и лечения пациентов с СР. Финансирование из фонда Swank позволило Nemours разработать банк тканей церебрального паралича, который хранит образцы крови и тканей у сотен хирургических пациентов в Nemours.

В исследовании исследовательская группа профилировала образцы крови, собранные в ослепшем исследовании от детей и подростков 9-19 лет, чтобы выяснить, имеют ли пациенты со спазматическим CP различия на клеточном уровне, что обычные ортопедические пациенты (нуждаются в ремонте ACL, спинном слиянии или другие операции). Исследователи определили сильный набор маркеров метилирования или образцов, которые указывают на различия в геноме между детьми со спазматическим СР и без него. Во втором исследовании с использованием образцов от детей в возрасте от 2 до 5 лет исследователи смогли проверить свои результаты и предсказать с 73-процентной точностью, были ли образцы крови получены от детей, у которых был СР.

«Данные свидетельствуют о наличии некоторой эпигенетической связи», – сказал Кроугей. «Если мы сможем лучше справиться с этим при рождении в связи с ожиданием того, что расстройство будет диагностировано в возрасте 2 лет, тогда потенциально мы сможем доставить более раннюю терапию и получить лучшие результаты и снизить медицинские расходы. " Данные Medicaid показывают, что ежегодные медицинские расходы для ребенка с СР в 10-26 раз выше, чем у тех, кто не имеет CP.

Сила данных, аналитика и машинное обучение

В исследовании используется уникальный статистический метод и программная платформа, первоначально разработанная доктором Маршем в UD и коммерциализируемая GenPro для измерения образцов метилирования в ДНК (генетический код клетки) с использованием данных секвенирования следующего поколения (NGS). NGS – это метод, который позволяет ученым расшифровывать ДНК быстрее и дешевле, чем традиционные методы секвенирования ДНК. Геном каждого человека, или полный набор ДНК, как слово, длина которого составляет 3 миллиарда символов; но пишется только буквами A, T, C или G. Традиционные методы секвенирования ДНК декодируют разделы ДНК 700 символов за раз, в то время как NGS использует возможности параллельного вычисления, позволяя ученым декодировать миллионы фрагментов ДНК. Тонкие изменения в физическом здоровье пациента сопровождаются изменениями метилирования ДНК, что делает его полезным инструментом для понимания болезни.

«Многие сигналы, которые мы получаем, основаны на сдвигах иммунной системы, что означает, что иммунная система человека реагирует на внешние стрессовые события. Когда мы обнаруживаем, что эпигенетический ответ или сигнал в генетическом секвенировании, он обеспечивает другая линия доказательств для клиницистов для использования при принятии решений ", сказал Марш.

Этот подход использует сложные методы машинного обучения и алгоритмы для сортировки сотен гигабайт данных NGS, которые ищут эти различные модели метилирования ДНК. «Набор данных массивный, это не то, что человек может сделать. Вам нужна инфраструктура, машинное обучение, анализ данных и наука о данных», – сказал Кроугей.

Перспективные результаты, требуется больше испытаний

. Хотя результаты исследования свидетельствуют о наличии постоянного сигнала в циркулирующих кровяных клетках детей со спазматическим СР, который остается от раннего детства до подросткового возраста, исследователи говорят, что им необходимо дополнительно изучать образцы из разных возрастных групп, включая подростков , малышей и младенцев с рождения до 2 лет. Узнайте больше о сигналах о метилировании в разных возрастных диапазонах, чтобы этот подход был дополнительно уточнен для выявления случаев, а также мог предоставить исследователям новые подсказки для понимания клеточных процессов, связанных с продвижением СР, и, следовательно, новых терапевтических средств для лечения болезни.

«Мы все еще находимся на ранних стадиях, но результаты чрезвычайно перспективны, и мы очень рады тому, насколько чувствительны те тесты, которые мы наблюдаем в нашем ретроспективном анализе», – сказал Кроугей. В случае успеха исследователи говорят, что тип анализов крови в развитии также может быть полезен для других расстройств, таких как лейкемия у новорожденных

Акиньс был настроен оптимистично. «Это пример инноваций, которые могут произойти, когда люди с разными навыками взаимодействуют. Экспериментальное тестирование перешло от идеи к проверенному исполнению менее чем за 12 месяцев. Сейчас мы работаем над достижением цели формирования клинической диагностики испытать и применить его к широкому населению ». Akins добавил, что Nemours находится в уникальном положении для такого начинания с его большой численностью населения CP, его растущей силой в науке и аналитике данных и недавним приобретением скрининга новорожденных в штате Делавэр. «Необходимо решить многие проблемы, но мы прогнозируем рутинный скрининг CP в ближайшее (<10 лет) будущее», – сказал он.

Это исследование финансируется Делавэрским центром биологических наук для передовых технологий, Национальным научным фондом, Американской академией церебрального паралича и развивающей медицины и Немуром

Вытащить цитату:

«Этот анализ крови может быть сменой игры. Чем раньше диагноз, тем раньше мы можем направить терапию у ребенка. В частности, физическая терапия высокой интенсивности и, возможно, ранняя операция для предотвращения более серьезных проблем в будущем, и, надеюсь, улучшить общей функции и качества жизни ». M. Wade Shrader, MD, Chief, Центр церебрального паралича, Детская больница Nemours / Alfred I. duPont

Источник:

https://www.nemours.org/about/mediaroom/press/dv/blood-test-predicts-spastic-cerebral-palsy.html

      

Source link