แนวทางใหม่ในการวิเคราะห์พันธุกรรมที่เป็นสาเหตุของ spina bifida

นักวิจัยของ Weill Cornell Medicine กำลังใช้แมชชีนเลิร์นนิง ซึ่งเป็นรูปแบบหนึ่งของปัญญาประดิษฐ์ เพื่อทำให้กระจ่างเกี่ยวกับการกลายพันธุ์ของยีนที่เกี่ยวข้องกับ spina bifida ในความผิดปกติแต่กำเนิดนี้ ท่อประสาทที่สร้างเส้นประสาทไขสันหลังในระหว่างตั้งครรภ์จะไม่ปิดเพื่อให้เส้นประสาทไขสันหลังหลุดออกมา ส่งผลให้เกิดอัมพาตและมีความเสี่ยงสูงที่จะเกิดภาวะแทรกซ้อนอื่นๆ

การศึกษาใหม่ของพวกเขาซึ่งตีพิมพ์เมื่อวันที่ 16 ธันวาคมใน PNAS “ทำให้เราใกล้ชิดกับความสามารถในการ ให้แนวทางยาที่แม่นยำแก่ครอบครัวที่กำลังมองหาเพื่อให้แน่ใจว่าผลลัพธ์การคลอดที่ดีต่อสุขภาพและศักยภาพที่ยิ่งใหญ่ที่สุดสำหรับทารกที่ได้รับผลกระทบจาก spina bifida” ผู้เขียนอาวุโสกล่าว ดร.มาร์กาเร็ต เอลิซาเบธ รอสส์ผู้อำนวยการ ศูนย์ประสาทพันธุศาสตร์ และศาสตราจารย์ด้านประสาทวิทยาใน Feil Family Brain and Mind Research Institute และศาสตราจารย์ Nathan Cummings สาขาประสาทวิทยาที่ Weill Cornell Medicine

Spina bifida เป็นโรคทางพันธุกรรมที่ซับซ้อน ซึ่งหมายความว่าโดยทั่วไปไม่ได้เกิดจากความผิดปกติในยีนตัวเดียว แต่มักต้องการการทำงานร่วมกันของยีนหลายตัวที่มีการเปลี่ยนแปลงในลักษณะที่ค่อนข้างเล็ก สภาวะแวดล้อม เช่น โภชนาการ ยา และอาหารเสริมที่ผู้หญิงรับประทาน อาจส่งผลต่อสุขภาพของทารกในครรภ์ได้เช่นกัน

“ความท้าทายคือการทำความเข้าใจบทบาทของความผันแปรทางพันธุกรรมในแต่ละครอบครัว ควบคู่ไปกับปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม เพื่อให้เราพยายามอย่างเต็มที่เพื่อให้แน่ใจว่าทารกมีสุขภาพแข็งแรง” Ross กล่าว เป็นหัวหน้าห้องปฏิบัติการประสาทพันธุศาสตร์และการพัฒนาที่ Weill Cornell Medicine.

การศึกษายีนที่เกี่ยวข้องกับการทำให้เกิดกระดูกสันหลังส่วนคอเป็นสิ่งที่ท้าทาย โมเดลเมาส์ที่มีการกลายพันธุ์ของยีนจำเพาะช่วยให้นักวิจัยเข้าใจเส้นทางทางพันธุกรรมที่อาจมีความสำคัญต่อการปิดท่อประสาท และนักวิจัยได้มองหาการเปลี่ยนแปลงของวิถีทางพันธุกรรมเหล่านี้ในมนุษย์ อย่างไรก็ตาม ปัญหาของแนวทางการตรวจสอบทางวิทยาศาสตร์นี้คืออคติ “คุณมักจะได้สิ่งที่คุณมองหา” Ross กล่าว

เพื่อที่จะหาวิธีป้องกันและรักษาความผิดปกติทางพันธุกรรมที่ซับซ้อน จำเป็นต้องลดอคติที่มีอยู่ใน “การค้นหายีนของผู้สมัคร” นั่นคือเพื่อหลีกเลี่ยงการจำกัดการค้นหายีนที่เกี่ยวข้องทางคลินิกกับยีนที่เกี่ยวข้องอยู่แล้วในแบบจำลองการทดลอง

วิธีหนึ่งในการดูยีนของเราโดยปราศจากความคิดอุปาทานเกี่ยวกับสาเหตุของโรคคือการค้นหายีนทั้งชุดในการศึกษาการเชื่อมโยงทั้งจีโนม (GWAS) GWAS ที่ประสบความสำเร็จต้องการผู้ป่วยหลายพันคนเพื่อค้นหาการกลายพันธุ์เฉพาะที่เกี่ยวข้องกับโรค

แม้ว่าจะมีการรวบรวมผู้ป่วยจำนวนมากสำหรับความผิดปกติที่ซับซ้อนทั่วไป เช่น สเปกตรัมของออทิสติก ซึ่งส่งผลกระทบต่อเด็ก 1 ใน 54 คนในสหรัฐอเมริกา แนวทาง GWAS นั้นท้าทายมากสำหรับกระดูกสันหลังส่วนคอที่ส่งผลกระทบต่อการเกิดมีชีพ 1 ในทุก 2,758 ในสหรัฐอเมริกาหรือทารกที่เกิด 1,427 คน ในแต่ละปีตามศูนย์ควบคุมและป้องกันโรค

Ross กล่าว “เราจำเป็นต้องคิดค้นวิธีการใหม่ ๆ ในการตรวจสอบสภาพทางพันธุกรรมที่ซับซ้อนทั่วทั้งจีโนมซึ่งพบได้น้อยกว่า แต่ยังส่งผลกระทบต่อหลายครอบครัว”

ในการรับมือกับอุปสรรคเหล่านี้ Ross และเพื่อนร่วมงานของเธอ รวมทั้งที่ Weill Cornell Medicine-Qatar, Baylor College of Medicine และ Stanford Medicine ได้พัฒนาวิธีการที่เป็นกลางในการศึกษาคนจำนวนน้อยลงเพื่อค้นหายีนที่แยกความแตกต่างระหว่างผู้ป่วยโรคกระดูกสันหลังส่วนข้อกับผู้ที่ไม่มีภาวะนี้ และใช้เครื่องมือชีววิทยาระบบเพิ่มเติมเพื่อประเมินความเกี่ยวข้องของยีนเหล่านั้นกับกระดูกสันหลังส่วนปลายของมนุษย์ นักวิจัยได้ตรวจสอบจีโนมของคน 149 คนที่มีกระดูกสันหลังส่วนคอและกลุ่มควบคุมที่มีสุขภาพดี 149 คนที่มีภูมิหลังทางพันธุกรรมที่คล้ายคลึงกัน

เนื่องจาก spina bifida นั้นหายาก การศึกษาผู้คนจากทั่วโลกจึงจำเป็นต้องได้รับข้อมูลที่เพียงพอ Ross กล่าว นี่คือเหตุผลที่นักวิจัยประเมินข้อมูลทางพันธุกรรมจากผู้คนทั้งในสหรัฐอเมริกาและกาตาร์ ด้วยการใช้การเรียนรู้ของเครื่อง ซึ่งอัลกอริทึมของคอมพิวเตอร์จัดเรียงและจัดหมวดหมู่ข้อมูล พวกเขาสามารถระบุได้ว่ายีนใดที่มีตัวแปรที่เปลี่ยนแปลงฟังก์ชันที่คาดการณ์ไว้มีศักยภาพสูงสุดในการแยกแยะกรณีต่างๆ จากการควบคุม

จากนั้นนักวิจัยได้วิเคราะห์ว่ายีนเหล่านี้เกี่ยวข้องกับกิจกรรมในระดับโมเลกุลอย่างไร เส้นทางที่มีความสำคัญมากเกี่ยวข้องกับการเผาผลาญกลูโคสและไขมัน ซึ่งหมายถึงความสามารถของร่างกายในการทำลายและใช้น้ำตาลและไขมันเพื่อให้พลังงานและการทำงานของเซลล์

“กระบวนการเหล่านี้เกี่ยวข้องกับสภาวะต่างๆ เช่น โรคเบาหวานและโรคอ้วน” Ross กล่าว โรคเบาหวานและโรคอ้วนระหว่างตั้งครรภ์เป็นปัจจัยเสี่ยงที่ทราบกันดีสำหรับข้อบกพร่องของท่อประสาท

“สิ่งนี้ทำให้เรามีกำลังใจอย่างมากว่าแนวทางการเรียนรู้ด้วยเครื่องของเราได้ข้อมูลที่เกี่ยวข้องทางคลินิก” เธอกล่าว และวิธีการนี้ระบุเส้นทางโมเลกุลที่มีนัยสำคัญเพิ่มเติมที่สนับสนุนสภาวะนี้

“เรายังคงสร้างสมาคมแพทย์และครอบครัวระดับนานาชาติเพื่อเพิ่มพลังของแนวทางนี้ในการทำความเข้าใจกระดูกสันหลังส่วนปลายของมนุษย์” Ross กล่าว

ในท้ายที่สุด เธอหวังว่าจะสามารถวิเคราะห์จีโนมของคู่รักที่ต้องการตั้งครรภ์ เพื่อระบุกลยุทธ์ที่เหมาะสมที่สุดในการป้องกันกระดูกสันหลังส่วนคอ ตัวอย่างเช่น สำหรับคู่รักบางคู่ กรดโฟลิกเพิ่มเติมอาจเป็นมาตรการป้องกันที่ดีเยี่ยม ในขณะที่สำหรับคู่อื่นๆ การเสริมเช่น อิโนซิทอล ซึ่งสามารถช่วยสนับสนุนการทำงานของเยื่อหุ้มเซลล์ อาจช่วยลดความเสี่ยงของกระดูกสันหลังส่วนคอได้ ตามการศึกษาบางกรณี

“วันหนึ่ง เราจะสามารถให้คำปรึกษาคู่สามีภรรยาแต่ละคู่เกี่ยวกับเส้นทางที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดสำหรับพวกเขาในการมีผลลัพธ์การคลอดที่ดีต่อสุขภาพ และสำหรับเด็กที่ได้รับผลกระทบจากกระดูกสันหลังส่วนคอ เพื่อที่จะเพิ่มประสิทธิภาพการพัฒนาและคุณภาพชีวิตของพวกเขาในวัยผู้ใหญ่” เธอกล่าว .

Heather Lindsey เป็นนักเขียนอิสระสำหรับ Weill Cornell Medicine

(Visited 1 times, 1 visits today)

Be the first to comment

Leave a comment

Your email address will not be published.


*