«Одноетапна» рідинна біопсія: чи може один зразок крові показати весь спектр хвороб печінки?

Рідка біопсія на основі безклітинної ДНК (cfDNA) активно розвивається як неінвазивний інструмент для раннього виявлення онкологічних захворювань. Однак її потенціал при інших станах, зокрема при хронічних захворюваннях печінки, залишається менш вивченим.

У новому дослідженні вчені використали повногеномне секвенування для аналізу фрагментома cfDNA у 1576 осіб, серед яких були пацієнти із захворюваннями печінки, а також люди з іншими станами — судинними, аутоімунними, нейродегенеративними та запальними захворюваннями.

Результати показали, що фрагментація cfDNA може відображати фізіологічний і патологічний стан організму та потенційно використовуватися для неінвазивного виявлення хронічних захворювань печінки, фіброзу й цирозу.

Що таке cfDNA і чому вона важлива

Безклітинна ДНК — це фрагменти ДНК, які потрапляють у кровообіг після загибелі клітин. Найчастіше вони утворюються під час апоптозу, коли хроматин розщеплюється на короткі фрагменти.

Типова довжина таких фрагментів становить приблизно 160–180 пар основ. Водночас важлива не лише кількість cfDNA, а й її структура: довжина фрагментів, характерні мотиви на кінцях, патерни покриття геному та епігенетичні ознаки, зокрема метилювання ДНК.

Ці характеристики можуть вказувати, з яких тканин походить cfDNA і які патологічні процеси відбуваються в організмі.

Чому це актуально для хвороб печінки

Хронічні захворювання печінки та цироз пов’язані з багатьма патологічними процесами: запаленням, загибеллю клітин, метаболічними порушеннями, імунною активацією, фіброзом і ремоделюванням тканини.

Сучасні неінвазивні методи, зокрема еластографія та розрахункові індекси, допомагають оцінювати фіброз печінки, але не завжди дають глибоке молекулярне уявлення про механізми захворювання.

Аналіз фрагментома cfDNA може поєднувати діагностичну інформацію з даними про біологічні процеси, які лежать в основі хвороби.

Дослідники проаналізували фрагментоми cfDNA за допомогою повногеномного секвенування.

Для створення діагностичного підходу вони розробили модель машинного навчання, яка мала виявляти:

• ранні захворювання печінки;
• запущений фіброз;
• цироз;
• відмінності між печінковими та непечінковими захворюваннями;
• зв’язок фрагментома cfDNA із загальною виживаністю.

Окремо були використані когорти для побудови та валідації моделей. Для виявлення захворювань печінки аналізували когорти n = 423 та n = 221, а для прогнозування загальної виживаності — когорти n = 571 та n = 231.

Основні результати

У людей без відомого захворювання печінки фрагменти cfDNA мали відносно стабільну медіанну довжину близько 167 пар основ.

При цирозі частка коротших фрагментів збільшувалася, а пік довжини зміщувався приблизно до 164 пар основ. Важливо, що ці зміни спостерігалися навіть без суттєвої різниці в загальній концентрації cfDNA.

Це означає, що при захворюваннях печінки інформативною може бути не лише кількість cfDNA у крові, а саме її фрагментаційний профіль.

На основі характеристик cfDNA дослідники створили фрагментомну модель машинного навчання для виявлення хронічних захворювань печінки та фіброзу. Модель продемонструвала високу точність у відрізненні осіб із захворюванням печінки від людей без відомої патології печінки. Площа під кривою становила приблизно AUC 0,90–0,95.

Показник також зростав відповідно до тяжкості захворювання за шкалою Чайлд–П’ю. У пацієнтів із MASLDфрагментомні показники були вищими порівняно з деякими іншими захворюваннями печінки.

Порівняно з індексом FIB-4 модель на основі cfDNA показала вищу чутливість для виявлення запущеного фіброзу в когортах побудови та валідації. Також вона краще виявляла захворювання печінки без фіброзу, тоді як FIB-4 у таких випадках мав обмежену чутливість.

Перегляньте запис:

Відмінність від інших захворювань

Дослідники також перевірили, чи може фрагментом cfDNA відрізняти хронічні захворювання печінки від непечінкових станів.

Показник, пов’язаний із хворобами печінки, був вищим саме при печінковій патології порівняно з аутоімунними захворюваннями, хронічним панкреатитом та станами системного запалення.

Окремо було показано, що фрагментомний показник, пов’язаний із фіброзом, не залежав від наявності гепатоцелюлярної карциноми. Це важливо, оскільки дозволяє розглядати його саме як маркер фіброзу, а не лише онкологічного процесу.

Крім фрагментації, дослідники аналізували метилювання cfDNA в масштабах усього геному. Це дозволило оцінити, з яких клітин і тканин походять фрагменти ДНК у плазмі. У пацієнтів із захворюваннями печінки спостерігалися зміни, пов’язані з імунними та печінковими клітинами. Зокрема, зростала частка cfDNA, пов’язаної з моноцитами, ендотеліальними клітинами та печінковими макрофагами.

Водночас частка cfDNA, що походила з гепатоцитів, при фіброзі та цирозі зменшувалася. Натомість при гепатоцелюлярній карциномі рівень cfDNA гепатоцитарного походження був підвищеним.

Ці дані свідчать, що фрагментом cfDNA може відображати не лише наявність захворювання, а й імунні, епігенетичні та тканинно-специфічні механізми патологічного процесу.

Потенційне клінічне значення

Аналіз фрагментома cfDNA може стати високоінформативним неінвазивним інструментом для оцінки хронічних захворювань печінки.

Його потенційні переваги включають:

• виявлення ранніх захворювань печінки;
• оцінку запущеного фіброзу та цирозу;
• отримання молекулярної інформації про механізми захворювання;
• можливість стратифікації ризику;
• потенційне прогнозування загальної виживаності.

У майбутньому такий підхід може доповнювати вже наявні неінвазивні методи, зокрема звичайні лабораторні аналізи, FIB-4, еластографію та інші інструменти оцінки ризику.

Обмеження та подальші перспективи

Попри перспективність, аналіз фрагментома cfDNA ще не є готовим універсальним клінічним тестом.

Потрібні подальші дослідження, щоб визначити його місце порівняно з усталеними методами, такими як еластографія, а також оцінити здатність методу визначати етіологію захворювання печінки, тяжкість портальної гіпертензії та зміни при пізніх стадіях хвороби.

Також важливими залишаються питання стандартизації, вартості секвенування, доступності технології та спрощення аналізу даних. Наразі отримання складної інформації з фрагментома cfDNA потребує високого рівня аналітичної експертизи.

Ймовірно, найбільш реалістичним може бути поетапний підхід: прості й дешевші скринінгові інструменти для первинного виявлення груп ризику, а аналіз фрагментома cfDNA — як тест другої лінії для глибшої молекулярної оцінки.

ДЖЕРЕЛО: journal-of-hepatology

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