Ученые определили белки крови, которые могут предсказать диабет 1 типа

Ученые сделали важный шаг вперед в прогнозировании того, у кого разовьется диабет 1 типа за несколько месяцев до появления симптомов.

В статье, опубликованной 29 июня в журнале Cell Reports Medicine, исследователи из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории Министерства энергетики и их коллеги определили набор измененных белков, которые предсказывают состояние, известное как островковый аутоиммунитет, предшественник для всех, у кого в конечном итоге разовьется Тип 1 диабет.

Ученые предупреждают, что работа знаменует собой начало, а не конец поиска способа предсказать, у кого разовьется заболевание. Необходимо проделать дополнительную работу, чтобы проверить результаты и проверить, применимы ли они ко всем, а не только к детям, участвовавшим в исследовании и генетически предрасположенным к развитию заболевания.

Биомаркер, который выявляет ожидание аутоиммунитета, поможет врачам следить за состоянием пациента, возможно, для выявления ухудшения здоровья и более быстрого оказания медицинской помощи еще до появления симптомов.

Результаты являются кульминацией девятилетнего исследования под руководством ученого PNNL Томаса Метца, в ходе которого изучались сотни белков в более чем 8000 образцах крови почти 1000 детей в шести исследовательских центрах в Северной Америке и Европе.

TEDDY и ключ к разгадке островкового аутоиммунитета

Дети были участниками более крупного зонтичного исследования, известного как TEDDY-;Экологические детерминанты диабета у молодых. В TEDDY входят дети, у которых из-за их генетической предрасположенности чаще, чем у других, развивается диабет 1 типа. Исследование, приближающееся к своему 20^й год, пытается понять, почему у одних детей развивается заболевание, а у других нет.

В последнем исследовании ученые PNNL проанализировали образцы плазмы крови почти 1000 детей в возрасте от их рождения до 6 лет. Исследователи определили набор из 83 белков, комбинация изменений которых предсказывала, у каких детей разовьется островковый аутоиммунитет или диабет 1 типа. .

В настоящее время невозможно узнать, возникнут ли островковые аутоиммунитеты или диабет у людей, которые генетически предрасположены, и если да, то когда. Врачи знают, что когда у пациента вырабатываются как минимум два островковых аутоантитела, у него развивается островковый аутоиммунитет и развивается диабет, но они не знают, что запускает аутоиммунитет или когда диабет проявится.

«Что интересно в этой работе, так это то, что она открывает дверь для обнаружения аутоиммунитета раньше, чем мы можем прямо сейчас», — сказал Мец. «Это дает нам возможность узнать больше о том, что заставляет иммунную систему включать тело. Это может помочь нам выявить и понять механизмы, действующие в организме». развитие диабета лучше, чем сейчас, и предоставить потенциальные цели для вмешательства».

Полученные результаты являются результатом десятков тысяч часов работы ученых PNNL и их коллег по всему миру. В PNNL ученые потратили более 16 000 часов, просто пропуская образцы через инструменты, известные как масс-спектрометры, чтобы проверить уровни сотен белков в каждом из примерно 8000 образцов крови. Затем были бесчисленные часы планирования исследования, набора участников, наблюдения за их здоровьем и анализа данных.

Аналитик данных PNNL Лиза Брамер создала алгоритм машинного обучения, который проанализировал огромное количество данных — информации о сотнях белков почти 1000 детей, с несколькими образцами крови, взятыми у каждого из них с момента их рождения до достижения ими 6-летнего возраста.

Ученые провели исследование в два этапа. На этапе открытия команда изучила 2252 образца крови 184 детей. Там команда идентифицировала 376 белков, которые были изменены у пациентов, у которых позже развился островковый аутоиммунитет или диабет 1 типа. Затем команда провела более глубокое проверочное исследование, изучив 6426 образцов крови 990 детей.

83 белка крови, которые команда определила в проверочном исследовании, являются ключевыми для нескольких важных процессов в организме, включая антиген презентация, комплемент и свертывание крови, воспалительная сигнализация и метаболизм. Список белков хорошо совпадает с белками, которые, как известно команде, активны в поджелудочной железе пациентов с диабетом. Команда идентифицировала эти белки ранее в работе, проведенной через Сеть исследований островков человека.

Команда PNNL надеется продолжить исследование, проанализировав дополнительные образцы крови, которые уже были взяты у тех же детей, когда они были старше. Эти образцы крови собирались через TEDDY, пока детям не исполнилось 15 лет.

«На данном этапе мы пытаемся понять, как мы можем предсказать диабет. В конечном счете, цель состоит в том, чтобы предотвратить гибель критически важных клеток, вырабатывающих инсулин, и вообще предотвратить диабет», — сказал Эрнесто Накаясу, первый автор.

В других исследованиях, связанных с диабетом и воспалением, ученые PNNL изучают, как именно инсулин-продуцирующие клетки нашего организма становятся уязвимыми для аутоиммунной атаки, как инсулин-продуцирующие клетки поджелудочной железы становятся мишенью и уничтожаются организмом. Исследователи также изучают, как жирные кислоты омега-3 могут защитить эти клетки.

Охота на биомаркер диабета: нужна деревня

В исследование включались дети, чьи родители или опекуны дали согласие на их участие. В Соединенных Штатах исследовательские центры включали Университет Колорадо, Университет Флориды и Тихоокеанский северо-западный научно-исследовательский институт в Сиэтле. Дети в больницах Германии, Швеции и Финляндии также приняли участие. Университет Южной Флориды служил координационным центром данных.

Помимо Брамера, Меца и Накаясу, авторами PNNL являются Афина Шепмоэс, Томас Филлмор, Марина Гриценко, Юцян Гао, Пол Пьеховски, Брайан Стэнфилл, Дэниел Ортон, Рональд Мур, Вей-Джун Цянь, Ричард Д. Смит и Бобби-Джо Уэбб. -Робертсон. Бывшие ученые PNNL Чарльз Ансонг, Брайан Стэнфилл, Тереза ​​Клаусс и Дэйв Энгель также внесли свой вклад.

Ученые из Национальных институтов здравоохранения, Университета Колорадо, Университета Турку в Финляндии, Мюнхенского технического университета, Лундского университета и Тихоокеанского северо-западного научно-исследовательского института диабета также внесли свой вклад.

Работа финансировалась Национальным институтом диабета, болезней органов пищеварения и почек, Национальным институтом аллергии и инфекционных заболеваний, Национальным институтом детского здоровья и развития им. Юнис Кеннеди Шрайвер, Национальным институтом наук об окружающей среде, Национальным институтом Общие медицинские науки, Центры по контролю и профилактике заболеваний и Фонд JDRF. Масс-спектрометрические анализы проводились в EMSL, Лаборатории молекулярных наук об окружающей среде, пользовательском объекте Управления науки Министерства энергетики США, расположенном в PNNL.