Новое исследование с применением методов машинного обучения выявило скрытые формы болезни Паркинсона, что может объяснить, почему одни и те же методы лечения не помогают всем пациентам.
Болезнь Паркинсона может представлять собой не одно заболевание, а несколько биологически разных состояний, которые могут требовать различных методов лечения, как показывает новое исследование (источник на английском языке).
РЕКЛАМА
РЕКЛАМА
Учёные из Vlaams Instituut voor Biotechnologie (VIB) и университета KU Leuven в Бельгии использовали методы машинного обучения, чтобы выделить два основных и пять дополнительных подтипов болезни Паркинсона на моделях плодовых мушек.
Болезнь Паркинсона, проявляющаяся, в частности, нарушениями движений и прогрессирующим неврологическим ухудшением, обычно рассматривается как единое расстройство.
Однако заболевание может быть вызвано мутациями во множестве разных генов, и каждый из них по-своему нарушает работу мозга.
Это осложняет разработку эффективных методов терапии. Препарат, созданный для воздействия на один биологический путь, может помогать части пациентов, но почти не действовать на других.
По данным Всемирной организации здравоохранения, смертность и инвалидность из-за болезни Паркинсона стремительно растут. В 2019 году организация оценила число людей с этим диагнозом более чем в 8,5 миллиона.
«Когда врачи или пациенты сталкиваются с болезнью, они видят клинические симптомы, которые объединяют людей с болезнью Паркинсона», — говорит Патрик Верстрекен, руководитель исследовательской группы молекулярной нейробиологии в VIB-KU Leuven.
«Но если заглянуть под капот, на молекулярный уровень, то становится видно, что они делятся на подкатегории. И это важно, потому что единого лекарства, которое бы воздействовало на все различные молекулярные нарушения при болезни Паркинсона, по сути не существует», — добавляет Верстрекен.
Чтобы изучить эти различия, исследователи использовали плодовых мушек с мутациями в 24 генах, связанных с болезнью Паркинсона. Они наблюдали за поведением мух в динамике, а затем применили компьютерный анализ, чтобы выявить закономерности в результатах.
«Мы не исходили из заранее подготовленных представлений о том, как именно та или иная мутация повлияет на нашу модель. Мы взяли животных с мутациями в любых из этих 24 разных генов, вызывающих болезнь, и просто отслеживали их поведение в течение определённых периодов времени», — рассказывает Натали Кемпф, первый автор работы и исследователь Центра исследований мозга и заболеваний VIB-KU Leuven.
Результаты показывают, что разные генетические формы болезни Паркинсона естественным образом группируются в отдельные категории. Это может помочь учёным искать предупредительные признаки, характерные для каждой группы, и разрабатывать методы лечения, ориентированные на тех пациентов, которые с наибольшей вероятностью от них выиграют.
«Имея такие подкатегории, мы теперь можем перейти к выделению групп пациентов с конкретными мутациями, искать специфические биомаркеры и разрабатывать препараты, адаптированные к каждой группе», — говорит Верстрекен.
Учёные также протестировали возможные варианты лечения на разных группах моделей плодовых мушек. Они обнаружили, что терапия, улучшавшая симптомы, похожие на болезнь Паркинсона, в одной группе, вовсе не обязательно работала в другой.
«Когда мы взяли первое соединение, которое “вылечило” подгруппу A, и проверили его на подгруппе B, последняя не была спасена. Наше исследование показывает, что можно создавать препараты, ориентированные на конкретные подгруппы, которые дают положительный эффект и действительно действуют именно в этой подгруппе», — отмечает Верстрекен.
Исследование пока находится на ранней стадии и проводилось на плодовых мушках, а не на людях.
Однако оно указывает на будущее, в котором лечение болезни Паркинсона можно будет гораздо точнее подбирать в соответствии с биологической причиной заболевания у конкретного пациента.
По словам команды, тот же подход может оказаться полезным и при других сложных заболеваниях, вызванных множеством генов или влиянием окружающей среды.
«Тот же принцип можно применить и к другим типам болезней. Заболевания, которые возникают из-за мутаций в самых разных генах или под воздействием факторов окружающей среды, можно классифицировать по этому принципу», — говорит Верстрекен.