Выявлены четыре различных подтипа аутизма

Согласно исследованию, проведенному исследователями Медицинского колледжа Вайля Корнелла, людей с расстройствами аутистического спектра можно разделить на четыре различных подтипа в зависимости от их мозговой активности и поведения.

В исследовании, опубликованном в журнале Nature Neuroscience, использовалось машинное обучение для анализа ставших недавно доступныыми данных нейровизуализации 299 человек с аутизмом и 907 нейротипичных людей. Исследователи обнаружили паттерны мозговых связей, связанных с поведенческими чертами у людей с аутизмом, такими как вербальные способности, социальный аффект и повторяющееся или стереотипное поведение. Они подтвердили, что четыре подгруппы аутистов также могут быть воспроизведены с отдельным набором данных, и показали, что различия в региональной экспрессии генов и межбелковых взаимодействиях объясняют различия в мозге и поведении.

“Как и при многих психоневрологических диагнозах, люди с расстройствами аутистического спектра испытывают множество различных видов трудностей с социальным взаимодействием, коммуникацией и повторяющимся поведением. Ученые полагают, что, вероятно, существует много различных типов расстройств аутистического спектра, которые могут потребовать различных методов лечения, но нет единого мнения о том, как их определять”, – говорит доктор Конор Листон, доцент кафедры психиатрии и неврологии в Исследовательском институте мозга и разума Медицинского колледжа Вайля Корнелла.

“Наша работа освещает новый подход к выявлению подтипов аутизма, который однажды может привести к новым подходам к диагностике и лечению”.

В предыдущем исследовании, опубликованном доктором Листоном и его коллегами в Nature Medicine в 2017 году, использовались аналогичные методы машинного обучения для выявления четырех биологически различных подтипов депрессии, и последующая работа показала, что эти подгруппы по-разному реагируют на различные методы лечения депрессии.

“Если вы поместите людей с депрессией в правильную группу, вы сможете назначить им наилучшую терапию”, – говорит доктор Аманда Бух, аспирант кафедры неврологии и психиатрии Медицинского колледжа Вайля Корнелла.

Развивая этот успех, команда решила определить, существуют ли похожие подгруппы у людей с аутизмом и лежат ли в их основе различные генные пути. Она объясняет, что аутизм – это в высшей степени наследуемое заболевание, связанное с сотнями генов, которое имеет разнообразные формы проявления и ограниченные терапевтические возможности. Чтобы это исследовать, доктор Бух впервые применила новые методы анализа для интеграции данных нейровизуализации с данными экспрессии генов и протеомики, внедрив их в лаборатории и позволив тестировать и разрабатывать гипотезы о том, как взаимодействуют варианты риска в подгруппах аутистов.

“Одним из препятствий на пути разработки методов лечения аутизма является то, что диагностические критерии широки и, таким образом, применимы к большой и фенотипически разнообразной группе людей с различными лежащими в основе биологическими механизмами”, – говорит доктор Бух.

“Чтобы персонализировать терапию для людей с аутизмом, важно понимать это биологическое разнообразие и ориентироваться на него”.

“Трудно определить оптимальную терапию, если ко всем относиться одинаково, когда каждый из них уникален”.

Доктор Бух отмечает, что до недавнего времени не существовало достаточно больших коллекций данных функциональной магнитно-резонансной томографии людей с аутизмом для проведения крупномасштабных исследований с использованием машинного обучения. Но большой набор данных, созданный и распространенный директором по исследованиям Центра аутизма при Институте детского разума доктором Адрианой Ди Мартино, а также другими коллегами по всей стране, предоставил большой набор данных, необходимый для исследования.

“Новые методы машинного обучения, которые могут работать с тысячами генов, различиями в мозговой активности и многочисленными вариациями поведения, сделали возможным это исследование”, – говорит доктор Логан Гросеник, доцент кафедры неврологии и психиатрии Медицинского колледжа Вайля Корнелла, который впервые применил методы машинного обучения для определения биологических подтипов в исследования аутизма и депрессии.

Эти достижения позволили команде выделить четыре клинически различные группы людей с аутизмом.

У двух из этих групп вербальный интеллект был выше среднего. У одной группы также наблюдался серьезный дефицит социального общения, но в меньшей степени повторяющееся поведение, в то время как у другой было в большей степени повторяющееся поведение и меньше социальных нарушений. Связи между частями мозга, которые обрабатывают визуальную информацию и помогают мозгу идентифицировать наиболее важную поступающую информацию, были гиперактивны в подгруппе с более выраженными социальными нарушениями. Но эти же связи были слабыми в группе, у которой было в большей степени повторяющееся поведение.

“На уровне мозговых цепей было интересно, что в обоих этих подтипах были задействованы сходные мозговые сети, но связи в этих же сетях были нетипичными в противоположных направлениях”, – говорит доктор Бух, которая защитила докторскую диссертацию в Высшей школе медицинских наук Вейла Корнелла в лаборатории доктора Листона и сейчас работает в лаборатории доктора доктора Гросеника.

Две другие группы имели серьезные социальные нарушения и повторяющееся поведение, но обладали вербальными способностями на противоположных концах спектра.

Несмотря на некоторое сходство в поведении, исследователи обнаружили совершенно разные модели мозговых связей в этих двух подгруппах.

Команда проанализировала экспрессию генов, которая объясняет атипичные мозговые связи, присутствующие в каждой подгруппе, чтобы лучше понять, что является причиной различий, и обнаружила, что многие гены ранее были связаны с аутизмом. Они также проанализировали сетевые взаимодействия между белками, связанными с атипичными мозговыми связями, и искали белки, которые могли бы служить хабами. Белок окситоцин, ранее связанный с позитивными социальными взаимодействиями, был основным белком в подгруппе людей с более выраженными социальными нарушениями, но относительно ограниченным повторяющимся поведением. По словам доктора Бух, исследования, посвященные использованию интраназального окситоцина в качестве терапии для людей с аутизмом, дали неоднозначные результаты. Она говорит, что было бы интересно проверить, является ли терапия окситоцином более эффективной для этой подгруппы.

“У вас может быть лечение, которое работает в подгруппе людей с аутизмом, но в более крупном исследовании это преимущество вымывается, потому что вы не обращаете внимания на подгруппы”, – говорит доктор Гросеник.

Команда подтвердила свои результаты со втором набором данных людей, обнаружив те же четыре подгруппы.

В качестве окончательной проверки результатов команды доктор Бух провела разработанный ею непредвзятый анализ биомедицинской литературы, который показал, что другие исследования независимо связывали гены, ассоциирующиеся с аутизмом, с теми же поведенческими чертами, которые были характерны для подгрупп.

Команда планирует изучить эти подгруппы и ориентированные на подгруппы потенциальные методы лечения на мышах. Также ведется сотрудничество с несколькими другими исследовательскими группами, располагающими большими наборами данных людей. Команда также работает над дальнейшим совершенствованием своих методов машинного обучения.

“Мы пытаемся сделать наше машинное обучение более ориентированным на кластеры”, – говорит доктор Гросеник.

Тем временем доктор Бух говорит, что они получили обнадеживающие отзывы от людей с аутизмом об их работе. Один нейробиолог, страдающий аутизмом, поговорил с доктором Бух после презентации и сказал, что его диагноз сбивает с толку, потому что его аутизм сильно отличается от других, но что ее данные помогли объяснить его опыт.

“Диагноз подтипа аутизма был бы для него полезен”, – говорит доктор Бух.

Поделиться ссылкой