Чтобы видеть!

Исследователи американского Национального института глазных заболеваний разработали метод на основе искусственного интеллекта для оценки состояния пациентов с болезнью Штаргардта - заболевания, которое может привести к потере зрения в детском возрасте. Метод определяет количественную потерю светочувствительных клеток сетчатки, что дает информацию для наблюдения за пациентами, понимания генетических причин заболевания и разработки терапии для его лечения. Результаты исследования опубликованы в журнале JCI Insight.

"Эти результаты обеспечивают основу для оценки прогрессирования болезни Штаргардта, что поможет контролировать значительную изменчивость от пациента к пациенту и облегчит проведение испытаний методов терапии", - сказал директор Национального института глазных заболеваний доктор Майкл Ф. Чианг.

Примерно у 1 из 9000 человек развивается наиболее распространенная форма болезни Штаргардта, или ABCA4-ассоциированная ретинопатия. Это аутосомно-рецессивное заболевание, вызванное мутацией гена ABCA4, который содержит генетическую информацию для трансмембранного белка в светочувствительных фоторецепторных клетках. Болезнь Штаргардта развивается у людей, унаследовавших две мутировавшие копии гена ABCA4, по одной от каждого родителя. Люди, имеющие только одну мутировавшую копию ABCA4, являются генетическими носителями, но болезнь у них не развивается. Более редкие формы болезни Штаргардта связаны с вариантами других генов.

Однако даже среди пациентов, которые все имеют варианты гена ABCA4, может быть широкий спектр в плане возраста начала и развития болезни. У одного пациента может быть очень ранняя потеря светочувствительных фоторецепторов по всей сетчатке, в то время как другой может быть подростком с поражением только фовеа - области сетчатки, которая обеспечивает наиболее острое центральное зрение, необходимое для чтения и разглядывания других мелких деталей. Другие люди могут достичь среднего возраста без потери зрения.

Различные варианты гена ABCA4, вероятно, определяют различные характеристики заболевания, или фенотипы. Однако традиционные подходы к анализу структурных изменений в сетчатке не позволили до сих пор соотнести генетические варианты с фенотипом.

Исследователи наблюдали за 66 пациентами с болезнью Штаргардта в течение пяти лет, используя технологию визуализации сетчатки под названием оптическая когерентная томография со спектральной доминантой (SD-OCT). Поперечные 3D-изображения сетчатки, полученные с помощью SD-OCT, были сегментированы и проанализированы с помощью метода глубокого обучения - разновидности искусственного интеллекта, при котором огромное количество данных визуализации может быть подано в алгоритм, который затем учится обнаруживать закономерности, позволяющие классифицировать изображения.

Используя метод глубокого обучения, исследователи смогли количественно оценить и сравнить потерю фоторецепторов и различных слоев сетчатки в зависимости от фенотипа пациента и варианта гена ABCA4.

В частности, исследователи обратили внимание на здоровье фоторецепторов в области, известной как зона эллипсоида - участок границы внутреннего и внешнего сегментов фоторецепторов, который уменьшается или теряется в результате болезни. Исследователи также изучили внешний ядерный слой в непосредственной близости от области потери эллипсоидной зоны.

Они обнаружили, что потеря эллипсоидной зоны (показатель тяжелой дегенерации фоторецепторов) и истончение наружного ядерного слоя за пределами этих областей (показатель незначительной дегенерации фоторецепторов) происходят по предсказуемой временной и пространственной схеме. На основе этой предсказуемости они смогли создать способ классификации тяжести 31 различных вариантов ABCA4.

Важно отметить, что они также обнаружили, что дегенерация фоторецепторов не ограничивалась областью потери зоны эллипсоида. Напротив, прогрессирующее истончение слоя фоторецепторов - незаметное для глаза врача, но количественно измеряемое - было заметно в областях, удаленных от границы потери зоны эллипсоида. Это представляло собой фактический передний фронт заболевания, что позволяет предположить, что это та область, за которой следует внимательно наблюдать, чтобы определить, оказывает ли новая терапия эффект.

"Теперь у нас есть чувствительные структурные показатели характеристик болезни Штаргардта, применимые к широкому кругу пациентов, что очень важно для проведения терапевтических испытаний", - сказал доктор Бретт Г. Джеффри, руководитель отдела зрительных функций человека отделения офтальмологической генетики и зрительных функций Национального института глазных заболеваний.

Хотите больше новостей? Подпишитесь на наши новости на Facebook и Вконтакте.

Источник: National Institutes of Health