Teška multipla skleroza predviđena korišćenjem mašinskog učenja

Teška multipla skleroza predviđena korišćenjem mašinskog učenja

Kombinacija od samo 11 proteina može predvideti dugoročne ishode invaliditeta kod multiple skleroze (MS) za različite pojedince. Identifikovani proteini bi se mogli koristiti za prilagođavanje tretmana pojedincu na osnovu očekivane težine bolesti. Studija „Proteomika otkriva biomarkere za dijagnozu, aktivnost bolesti i dugoročne ishode invaliditeta kod multiple skleroze“, koju su vodili istraživači sa Univerziteta Linkoping u Švedskoj, objavljena je u časopisu Nature Communications.

„Kombinacija od 11 proteina je predvidela i kratkoročnu i dugoročnu aktivnost bolesti i ishode invaliditeta. Takođe smo zaključili da je važno izmeriti ove proteine u cerebrospinalnoj tečnosti, što bolje odražava šta se dešava u centralnom nervnom sistemu, u poređenju sa merenjem u likvoru. krv“, kaže Julia Akesson, doktorant na Univerzitetu Linkoping i Univerzitetu Skovde.

Kod multiple skleroze, imuni sistem napada sopstveno telo osobe, oštećujući nerve u mozgu i kičmenoj moždini. Ono što je prvenstveno napadnuto je masno jedinjenje zvano mijelin, koje okružuje i izoluje nervne aksone tako da se signali mogu prenositi. Kada je mijelin oštećen, prenos postaje manje efikasan.

Progresija bolesti kod multiple skleroze značajno varira od osobe do osobe. Onima kojima se predviđa teža bolest važno je da ne izgube dragoceno vreme na početku bolesti, već da brzo dobiju pravi tretman.

Istraživači koji stoje iza trenutne studije, koja predstavlja saradnju između Univerziteta Linkoping, Instituta Karolinska i Univerziteta Skovde, želeli su da saznaju da li je moguće otkriti u ranoj fazi bolesti kojoj bi pacijentima bio potreban snažniji tretman. Mogućnost da to učinite bila bi relevantna i za lekare i za one koji žive sa MS.

„Mislim da smo došli korak bliže alatu za analizu za odabir koji pacijenti bi trebali efikasniji tretman u ranoj fazi bolesti. Ali takav tretman može imati neželjene efekte i biti relativno skup, a neki pacijenti ne potrebno je“, kaže Mika Gustafsson, profesor bioinformatike na Odeljenju za fiziku, hemiju i biologiju na Univerzitetu Linkoping, koji je vodio studiju.

Od 1.500 do 11 proteina

Pronalaženje markera povezanih sa ozbiljnošću bolesti mnogo godina unapred je komplikovan izazov. U svojoj studiji, istraživači su analizirali skoro 1.500 proteina u uzorcima od 92 osobe sa sumnjom ili nedavno dijagnostikovanom MS. Podaci iz analiza proteina su kombinovani sa velikom količinom informacija iz dnevnika pacijenata, kao što su invalidnost, rezultati MRI skeniranja nervnog sistema i primljeni tretmani. Koristeći mašinsko učenje, istraživači su pronašli brojne proteine koji bi mogli da predvide progresiju bolesti.

„Posedovanje panela koji se sastoji od samo 11 proteina olakšava ako neko želi da razvije analizu za ovo. Neće biti tako skupo kao merenje 1.500 proteina, tako da smo ga zaista suzili kako bismo ga učinili korisnim za druge koji žele da uzimaju ovo dalje“, kaže Sara Hojjati, doktorant na Odeljenju za biomedicinske i kliničke nauke na Univerzitetu Linkoping.

Istraživački tim je takođe otkrio da je specifični protein, koji curi iz oštećenih nervnih aksona, pouzdan biomarker za aktivnost bolesti u kratkom roku. Ovaj protein se naziva laki lanac neurofilamenta, NfL. Ovi nalazi potvrđuju ranija istraživanja o upotrebi NfL-a za identifikaciju oštećenja nerava i takođe sugerišu da protein ukazuje na to koliko je bolest aktivna.

Jedna od glavnih prednosti studije je da je kombinacija proteina pronađena u grupi pacijenata od kojih su uzeti uzorci u Univerzitetskoj bolnici Linkoping kasnije potvrđena u posebnoj grupi koja se sastoji od 51 pacijenta sa MS uzorkovanim u Univerzitetskoj bolnici Karolinska u Stokholmu.

Ova studija je prva koja meri tako veliku količinu proteina sa visoko osetljivom metodom, testom proširenja blizine, u kombinaciji sa sekvenciranjem sledeće generacije, PEA-NGS. Ova tehnologija omogućava visoko precizno merenje i veoma malih količina, što je važno jer su ovi proteini često prisutni u veoma niskim nivoima.