پروتئین های خون می توانند در یک آزمایش مایع اطلاعات جامعی را درباره ی سلامت و خطر ابتلا به بیماری در آینده ارائه دهند

2  دسامبر 2019 - پروتئین های موجود در خون ما می توانند در آینده برای بررسی جامع سلامت در یک تست مایع اندازه گیری شوند، و پزشکان بر اساس اطلاعات بدست آمده از این آزمایش، علاوه بر ارزیابی سلامت هر فرد بتوانند احتمال ابتلا به بیماری های مختلف را پیش بینی کنند.

هدف برنامه های پزشکی پیشگیرانه مانند برنامه ی Health Check and Healthier You که توسط موسسه ی ملی خدمات بهداشتی بریتانیا، انجام می شود، بهبود سلامت افراد و کاهش خطر ابتلا به بیماری ها است. در حالی که چنین استراتژی هایی ارزان، مقرون به صرفه و مقياس پذير( توانايي به کار رفتن در مقياس بزرگ يا کوچک) هستند، می توان آنها را با استفاده از اطلاعات شخصی در مورد سلامتی و خطر بیماری فرد، موثرتر کرد.

ظهور و استفاده از "داده های بزرگ" در مراقبت های بهداشتی، ارزیابی و تجزیه و تحلیل داده های دقیق در مقیاس بزرگ، باعث شده است که پیش بینی های مربوط به پیامدهای بهداشتی و بیماری و پیش بینی و مدیریت بالینی به طور فزاینده ای امکان پذیر شوند.

اکنون، یک تیم بین المللی از محققان انگلیسی و آمریکایی، با همکاری شرکت بیوتکنولوژیSomaLogic ، نشان داده اند که اندازه گیری پروتئین ها در مقیاس بزرگ، در یک آزمایش خون واحد می تواند اطلاعات مهمی در مورد سلامتی ما ارائه دهد و می تواند به پیش بینی طیف وسیعی از بیماری های مختلف و عوامل خطر آنها کمک کند.

بدن ما حاوی حدود 30،000 پروتئین مختلف است که توسط DNA ما کدگذاری شده و فرآیندهای بیولوژیکی را تنظیم می کنند. برخی از این پروتئین ها با ترشح هدفمند وارد خون می شوند تا فرآیندهای بیولوژیکی را در سلامت یا بیماری هدایت کنند، به عنوان مثال هورمون ها، سیتوکین ها و فاکتورهای رشد. برخی دیگر به دلیل نشت ناشی از آسیب سلولی و مرگ سلولی وارد خون می شوند. هر دوی پروتئینهای ترشح شده و نشت یافته می توانند وضعیت سلامتی و خطر ابتلای یک فرد به بیماری را برای ما مشخص سازند.

در یک مطالعه اثبات مفهومی مبتنی بر پنج گروه مشاهده ای با حدود 17000 شرکت کننده، محققان 5000 پروتئین را در هر نمونه ی پلاسمای گرفته شده از هر شرکت کننده اسکن کردند. پلاسما بزرگترین ماده ی تشکیل دهنده ی خون است و مایع شفافی است که پس از خارج نمودن گلبول های قرمز و سفید و پلاکت ها باقی می ماند. در این مطالعه حدود 85 میلیون پروتئین اندازه گیری گردید.

این روش شامل استفاده از قطعات DNA شناخته شده به عنوان aptamers است که به پروتئین هدف وصل می شود. به طور کلی، فقط قطعات خاصی از DNA به پروتئین های خاص متصل می شوند، درست مانند جفت شدن یک قفل با یک کلید خاص. محققان با استفاده از فناوری توالی ژنتیکی موجود، می توانند آپاتامرها را جستجو کرده و تعیین کنند که چه پروتئین هایی و در چه غلظت هایی در پلاسمای فرد وجود دارند.

محققان نتایج را با استفاده از روش های آماری و تکنیک های یادگیری ماشین برای تهیه مدل های پیش بینی کننده تجزیه و تحلیل کردند،- برای مثال، فردی که خونش حاوی الگوی خاصی از پروتئین ها بود، در معرض خطر ابتلا به دیابت قرار دارد. این مدلها تعدادی از وضعیتهای بهداشتی از جمله غلظت چربی کبدی، عملکرد کلیه ها و چربی احشایی، مصرف الکل، فعالیت بدنی و رفتار مصرف سیگار و همچنین خطر ابتلا به دیابت نوع 2 و بیماریهای قلبی و عروقی را در بر می گیرند.

صحت این مدلها متغیر بوده و برخی از آنها قدرت پیش بینی بالایی را نشان دادند، از جمله در ارزیابی درصد چربی بدنی، در حالی که برخی دیگر فقط قدرت پیش بینی متوسطی دارند، مانند پیش بینی خطر بیماری های قلبی عروقی. محققان گزارش دادند كه مدلهای مبتنی بر پروتئین آنها، همگی یا پیش بینی كننده های بهتری نسبت به مدلهای مبتنی بر فاكتورهای خطر سنتی هستند، و یا گزینه های راحت تر و ارزان تری بجای آزمایشهای سنتی می باشند.

تعدادی از پروتئین ها با چندین وضعیت بهداشتی مرتبط هستند. به عنوان مثال، لپتین که باعث تعدیل اشتها و متابولیسم می شود، برای مدل های پیش بینی درصد چربی بدنی، چربی احشایی، فعالیت بدنی و تناسب اندام، ارزشمند است.

یک تفاوت اصلی که بین توالی ژنوم و به اصطلاح "پروتئومیکس" - بررسی عمیق پروتئین های فرد – وجود دارد، این است که در حالی که ژنوم ثابت است، پروتئوم با گذشت زمان تغییر می کند. به عنوان مثال ممکن است پروتئوم فرد با چاق تر شدن، کمتر شدن فعالیت بدنی یا سیگار کشیدن تغییر کند، بنابراین پروتئین ها قادر به تغییر در وضعیت سلامتی فرد در طول زندگی خواهند بود.

دکتر کلودیا لانگنبرگ، از واحد اپیدمیولوژی MRC در دانشگاه کمبریج گفت: پروتئین هایی که در خون ما گردش می کنند، تجلی آرایش ژنتیکی و همچنین بسیاری از عوامل دیگر، مانند رفتارها یا وجود بیماری ها هستند، حتی اگر هنوز این بیماری ها تشخیص داده نشده باشند. این یکی از دلایلی است که نشان می دهد پروتئین ها می توانند نشانگرهای خوبی از وضعیت سلامتی فعلی و آینده ما باشند و این پتانسیل را دارند که پیش بینی بالینی را در بین بیماری های مختلف و متنوع بهبود بخشند.

دکتر استفان ویلیامز، مدیر ارشد پزشکیSomaLogic ، گفت: قابل توجه اینست كه الگوهای پروتئینی پلاسما به تنهایی می توانند چنین طیف گسترده از موضوعات بهداشتی متداول و مهم را نشان دهند، و ما فکر می کنیم که این فقط نوک یک کوه یخ است و ما می توانیم اطلاعات بسیار زیادی را با مطالعه و ارزیابی آنها بدست آوریم، ما بیش از صد آزمایش در خط لوله SomaSignal داریم و معتقدیم که اسکن پروتئین ها در مقیاس بزرگ این پتانسیل را دارد که به یک منبع اطلاعاتی کامل برای ارزیابی سلامت فردی تبدیل شود.

در حالی که این مطالعه اثبات یک اصل را نشان می دهد، محققان می گویند هرچه فناوری پیشرفته تر و مقرون به صرفه تر می شود، ممکن است یک ارزیابی جامع سلامت با استفاده از یک مدل های پروتئینی گرفته شده از یک نمونه ی خون واحد، به عنوان یک کار روتین توسط موسسات خدمات بهداشتی انجام شود.

دکتر Peter Ganz، یکی از نویسندگان این مقاله از UCSF و مدیر مرکز تعالی تحقیقات عروقی و مرکز ترومای بیمارستان عمومی زاکربرگ در سانفرانسیسکو گفت: این مطالعه ی اثبات مفهومی، یک پارادایم جدید را نشان می دهد که با اندازه گیری پروتئین های خون می تواند اطلاعات بهداشتی را در طیفی از تخصص های پزشکی به دقت ارائه دهد که برای بیماران و ارائه دهندگان مراقبت های بهداشتی کاربردی باشد. من انتظار دارم که در آینده ما به این مطالعه ی پروتئومیک پزشکی طبیعت، به عنوان یک نقطه عطف مهم در شخصی سازی و در نتیجه بهبود مراقبت از بیماران خود نگاه کنیم.

منبع:

https://www.news-medical.net/news/20191202/Blood-proteins-could-help-provide-a-comprehensive-liquid-health-check-in-future.aspx

Williams, S.A., et al. (2019) Plasma protein patterns as comprehensive indicators of health.Nature Medicine. doi.org/10.1038/s41591-019-0665-2.