Археальні, грибкові, вірусні, а також бактеріальні функціональні маркери для розладу аутистичного спектру у дітей

У нещодавньому дослідженні, опублікованому в журналі «Nature Microbiology», група дослідників вивчала зв’язки між компонентами кишкового мікробіому та функціональними маркерами розладу аутистичного спектру (РАС) (складний нейророзвитковий стан, що характеризується соціальними, когнітивними та поведінковими порушеннями) шляхом метагеномного секвенування зразків калу дітей.

Дослідження: функціональні маркери кишкового мікробіому для розладу аутистичного спектру

Передумови

Вважається, що причини РАС включають комбінацію генетичних та екологічних факторів. Нещодавні дослідження припускають, що кишковий мікробіом відіграє значну роль у РАС шляхом модуляції осі «кишечник-мозок» і нейроімунних мереж. У дітей з РАС спостерігаються змінені склади кишкової мікробіоти, а втручання, такі як трансплантація фекальної мікробіоти від здорових донорів, показали покращення симптомів.

Більшість досліджень були зосереджені на бактеріальних компонентах, але нові метагеномні технології виявляють важливість вивчення архей, грибів та вірусів. Потрібні подальші дослідження для повного розуміння взаємодій між різними царствами і їх внеску в патогенез РАС.

Neurology Thursday повернулись! Перегляньте записи заходів, що завершились та не забудьте зареєструватись на ті, що ще будуть!

Про дослідження

У даному дослідженні були залучені діти до 12 років, як нейротипові, так і з РАС, з Дитячої та підліткової психіатричної клініки в період з грудня 2021 року по грудень 2023 року. Діагноз РАС був заснований на критеріях «Діагностичного та статистичного посібника з психічних розладів, п’ятого видання» (DSM-5). Нейротипові діти були підібрані за віком і статтю і пройшли скринінг за допомогою китайської версії «Коефіцієнта спектра аутизму у дітей». Виключалися особи з розумовою відсталістю, неврологічними розладами, психозом, депресивними розладами, серйозними медичними захворюваннями, нещодавнім використанням пробіотиків або антибіотиків та певними медикаментами.

Комплексні профілі учасників охоплювали демографічні дані, фізичні та психіатричні стани, гастроінтестинальні (ГІ) розлади, історію прийому ліків, параметри батьків та дієтичні звички. Для перевірки специфічності маркерів була створена незалежна когорта РАС в лікарні та когорта РАС у громаді для валідації, а також когорти для СДУГ та атопічного дерматиту.

Зразки калу збирали з використанням консерванту для збереження цілісності мікробної ДНК і РНК. Екстракція ДНК та секвенування проводилися на системі Illumina NovaSeq, після чого проводилися якісна фільтрація та мапінг на різні геноми.

Мікробні профілі аналізувалися за допомогою програм Kraken 2, Bracken та HUMAnN, а дані трансформувалися для оцінки асоціацій між мікробіомом та фенотипами. Моделі машинного навчання, навчені за допомогою класифікаторів, тестувалися на незалежних валідаційних когортах і публічних наборах даних для забезпечення надійності.

Результати дослідження

Усього для дослідження було залучено 1,627 дітей віком від 1 до 13 років (24.4% дівчаток) з п’яти незалежних когорт. Було зібрано великі фенотипічні дані, включаючи 236 факторів, таких як вік, стать, індекс маси тіла (ІМТ), дієта, прийом ліків, супутні захворювання, психіатричні розлади, ГІ симптоми, характеристики сім'ї та технічні фактори. Метагеномне секвенування було проведено на зразках калу цих дітей, включаючи 709 дітей з РАС та 374 нейротипових контролів у когорті виявлення.

Незалежна лікарняна когорта включала 172 зразки калу (82 з РАС, 90 нейротипових) та когорта молодших дітей у громаді (116 з РАС, 60 нейротипових) використовувалися для валідації. Крім того, було проаналізовано 237 фекальних метагеномів з опублікованих наборів даних та когорт дітей без РАС з синдромом дефіциту уваги та гіперактивності (СДУГ) (n=118) та атопічним дерматитом (n=78) для подальшої валідації та тестування специфічності.

Перегляньте записи заходів що відбулись в межах проєкту Ukrainian Psychiatry Week.

На функціональному рівні фенотипічні фактори господаря пояснювали 17.1% та 15.7% варіації у шляхах мікробіому та мікробних генах відповідно. Діагноз РАС був визнаний найважливішим фактором, що пояснює варіацію як у шляхах мікробіому, так і в мікробних генах. Після врахування конфаундерів було виявлено 27 диференційних генів Кіотської енциклопедії генів та геномів (KO) (23 знижені, 4 підвищені) та 12 диференційних шляхів (9 негативних, 3 позитивні асоціації з РАС). Шляхи біосинтезу убіхінолу-7 та тіаміндифосфату були помітно зменшені у дітей з РАС порівняно з нейротиповими дітьми, що підтримує їх можливу роль у патогенезі РАС.

Було оцінено мікробні маркери для діагностики РАС, де модель мікробного шляху показала найсильнішу предиктивну здатність (площа під кривою (AUC) 0.87), за нею слідували мікробні гени (AUC 0.86), бактерії (AUC 0.85), археї (AUC 0.76), гриби (AUC 0.74) та віруси (AUC 0.68). Модель, що поєднувала ці особливості, показала вищу продуктивність з AUC 0.91, що вказує на вищу діагностичну точність для виявлення РАС. Ідентифіковані 31 мікробний маркер включали кілька бактерій та шляхів, що сприяли діагностичній точності, такі як шлях біосинтезу убіхінолу-7 та тіаміндифосфату.

Зовнішня валідація панелі з 31 маркера в незалежній лікарняній когорті зберегла AUC в діапазоні від 0.55 до 0.87, де модель ансамблю показала найвищий результат. Подальше тестування в молодшій когорті показало стабільну продуктивність, де модель досягла AUC 0.89. Панель також продемонструвала відтворюваність серед різних популяцій, з AUC 0.78 у публічних наборах даних, підтверджуючи її застосовність серед статей та географічних локацій.

Специфічність панелі мультицарських маркерів була підтверджена у когорт без РАС, де показники AUC були нижчими у дітей з СДУГ та атопічним дерматитом, що підтверджує специфічність панелі для РАС. Зниження генів біосинтезу убіхінолу-7 та тіаміндифосфату в кишковій мікробіоті послідовно спостерігалося у різних когортах, що підкреслює їх сильну асоціацію з РАС.

Висновки

Підсумовуючи, це дослідження проаналізувало понад 1,600 метагеномів з п'яти незалежних когорт, показавши, що археальні, грибкові, вірусні види та функціональні шляхи мікробіому можуть розрізняти дітей з РАС від нейротипових дітей. Модель, заснована на 31 мультицарському маркері, досягла високих предиктивних значень для діагностики РАС. Відтворюваність серед вікових груп, статей та когорт підкреслює їхній потенціал як діагностичних маркерів.

ДЖЕРЕЛО: https://www.news-medical.net/

На платформі Accemedin багато цікавих заходів! Аби не пропустити їх, підписуйтесь на наші сторінки! Facebook. Telegram. Viber. Instagram.