Жидкостная биопсия выявляет синдром хронической усталости

Исследователи из Корнеллского университета разработали модели машинного обучения, способные анализировать внеклеточную РНК и выявлять биомаркеры миалгического энцефаломиелита, также известного как синдром хронической усталости (МЭ/СХУ). Люди, живущие с этим заболеванием (по оценкам, в мире их около 65 млн), испытывают изнурительные симптомы, причина которых неясна. Лабораторных диагностических тестов на МЭ/СХУ в настоящее время не существует. Пациенты жалуются на неспецифические симптомы, таких как полный упадок сил, не проходящий после отдыха, гриппоподобные симптомы, головокружение, нарушение сна и туман в голове, которые могут указывать и на другие состояния, например, на долгий ковид. Подход, предложенный авторами нового исследования, может помочь в создании тестов для выявления МЭ/СХУ, а также облегчить его изучение.

Внеклеточная РНК в крови происходит из разрушенных клеток и может указывать то, какие гены экспрессировались в этих клетках перед гибелью, и на состав клеточных популяций. Лаборатория соруководителя работы Ивейна Де Вламинка (Iwijn De Vlaminck) ранее использовала анализ внеклеточной РНК для выявления синдрома Кавасаки и похожего на него мультисистемного воспалительного синдрома у детей (MIS-C), описанного во время пандемии COVID-19 — эти тяжелые и загадочные воспалительные заболевания трудно своевременно диагностировать. После этого был начат совместный проект со специалистами по синдрому хронической усталости.

«МЭ/СХУ поражает множество различных участков тела», — говорит соруководитель работы Морин Хэнсон из Корнеллского центра нейроиммунных заболеваний. — Нервная система, иммунная система, сердечно-сосудистая система. Анализ плазмы дает представление о том, что происходит в этих различных участках».

Образцы крови были взяты у 93 пациентов с МЭ/СХУ и без других заболеваний и контрольной группы — 75 здоровых людей, ведущих малоподвижный образ жизни. Затем команда Де Вламинка выделила и секвенировала циркулирующую РНК. Было выявлено более 700 транскриптов, экспрессия которых существенно различалась у пациентов с МЭ/СХУ и контрольной группы. Так, у больных было больше транскриптов генов IL18R1, CCR7, FCRL5, PRF1, IFNLR1, у здоровых контролей — транскриптов CCL3, TGFB2, CD109, and COL1A1.

Результаты проанализировали с помощью различных алгоритмов машинного обучения.

Авторы составили карту происхождения молекул РНК, специфичных для определенного типа клеток; таким образом, анализ циркулирующей РНК давал информацию о состоянии клеточных популяций. Например, ранее ученые из Корнеллского университета показали, что при МЭ/СХУ происходит истощение цитотоксических CD8+ Т-клеток, сходное с тем, что наблюдается при онкозаболеваниях. Это подтвердил анализ циркулирующей РНК.

В новой работе выявили шесть типов клеток, состояние которых значительно различалось у пациентов с МЭ/СХУ и контрольной группы. У больных с повышенной частотой встречались плазмацитоидные дендритные клетки — иммунные клетки, участвующие в выработке интерферонов типа 1. Это может указывать на гиперактивный или длительный противовирусный иммунный ответ. Кроме того, увеличилось количество моноцитов, наивных CD8+ Т-клеток, MAIT-клеток и Т-лимфоцитов в целом, а количество РНК, происходящих из тромбоцитов, снизилось. В целом картина соответствовала нарушениям иммунной регуляции, дезорганизации внеклеточного матрикса и активации хронического воспаления при МЭ/СХУ. При этом постоянной вирусной сигнатуры, ассоциированной с этим заболеванием, авторы не нашли.

Модель на основе классификатора циркулирующей РНК, использующая 21 параметр, выявила МЭ/СХУ в тестовой группе с точностью 77% (чувствительность 84%, специфичность 68%, AUC-ROC 0,81). Этого недостаточно для диагностического теста, но это значительный шаг вперед в создании такого теста. Исследователи надеются, что подход, основанной на жидкостной РНК-биопсии, поможет им понять сложную биологию других хронических заболеваний, а также отличить МЭ/СХУ от долгого ковида.

Распространенные лабораторные тесты не позволяют диагностировать долгий ковид