Прорязващо изследване, частично подкрепено от Националните институти по здравеопазване, беше публикувано на 4 март в Science Translational Medicine. Това изследване представя ново приложение на анализа на фрагментация на ДНК, наречено технология на фрагментомите, специално за идентифициране на хронични заболявания, несвързани с рак, което представлява значителен напредък в медицинската диагностика.
Иновативни модели на фрагментация на ДНК сигнализират за заболяване
Течните биопсии, които анализират циркулираща свободна ДНК (cfDNA), показват обещаващи резултати за откриване на рак, но потенциалът им за диагностициране на други здравословни състояния е недостатъчно проучен. В това изследване изследователите проведоха секвениране на целия геном на проби cfDNA от 1,576 индивиди, страдащи от чернодробни заболявания и други медицински проблеми. Чрез изследване на фрагментите на ДНК в целия геном, те се стремят да идентифицират модели, показващи наличие на заболяване.
Анализът обхваща приблизително 40 милиона фрагмента от различни геномни области, което предоставя значителен набор от данни в сравнение с традиционните тестове за течна биопсия. Използвани са алгоритми за машинно обучение, за да се разграничат моделите на фрагментация, свързани с различни заболявания, водещи до разработването на система за класификация, която точно открива ранно чернодробно заболяване, напреднала фиброза и цироза.
"Това разширява предишните ни изследвания на фрагментомите в рака, прилагайки AI и профили на фрагментация на cfDNA за фокусиране върху хронични заболявания," заяви Виктор Велкулеску, д.м.н., д-р, съдиректор на програмата за генетика на рака и епигенетика в Johns Hopkins Kimmel Cancer Center и съавтор на изследването. "Ранното откритие на тези заболявания може значително да повлияе на резултатите за пациентите, особено при чернодробна фиброза и цироза, които са обратими в началните си стадии."
Отличен подход към анализа на фрагменти на ДНК
За разлика от конвенционалните техники за течна биопсия, които се фокусират върху специфични мутации на гени, методът на фрагментомите изследва как се създават, организират и разпространяват фрагментите на ДНК в целия геном. Тази цялостна перспектива позволява прилагането на подхода към различни състояния, включително такива, които могат да увеличат риска от рак. Изследването беше съвместно ръководено от Робърт Шарпф, д-р, и Джил Фален, д-р, и двамата професори по онкология.
"Нашият фокус върху целия фрагментом, а не върху индивидуални мутации, увеличава мощта на изследването," коментира Акшая Аннапрагад, първи автор и студент по медицина и докторска програма в лабораторията на Велкулеску. "Този обширен набор от данни, в комбинация с машинно обучение, улеснява създаването на специфични класификатори за множество здравословни състояния."
Трансформационен потенциал за ранно откритие
Велкулеску подчерта, че около 100 милиона души в САЩ имат чернодробни състояния, които увеличават риска от цироза и чернодробен рак. Настоящите кръвни тестове за фиброза често нямат чувствителност, особено в ранните стадии. Много хора не са наясно със своето чернодробно заболяване, а по-ранната интервенция може да доведе до значителни подобрения в здравословното състояние.
Развитие на изследването и бъдещи насоки
Това изследване произтича от проучване през 2023 година, фокусирано върху фрагментомата на чернодробния рак, където екипът е наблюдавал, че пациентите с фиброза или цироза показват нормални профили на фрагментация, но съдържат фини сигнали за заболяване. Резултатите предполагат, че тази технология може да има по-широки приложения, с планирани бъдещи изследвания за усъвършенстване на класификатора за чернодробно заболяване и проучване на потенциала й за откриване на други хронични състояния.
Изследователски екип и източници на финансиране
Екипът включва разнообразна група изследователи, с финансиране от различни уважавани фондации и грантове от NIH, осигуряващи солидна подкрепа за това иновативно изследване.
