Torbiele pajęczynówki (AC) są często przypadkowym odkryciem na skanach mózgu w poszukiwaniu urazu lub innych stanów neurologicznych. Są to małe, wypełnione płynem woreczki w błonie pajęczynówki, jednej z trzech warstw chroniących mózg i rdzeń kręgowy. Często nie powodują zauważalnych objawów; jednak kiedy to robią, pacjenci najczęściej zgłaszają bóle głowy, drgawki, opóźnienia rozwojowe i inne, często niejasne objawy neurologiczne.

Podczas gdy AC są najczęstszym rodzajem torbieli mózgu wewnątrzczaszkowych, wcześniejsze badania nie ujawniły biologicznych czynników stojących za ich powstawaniem ani tego, co sprawia, że ​​niektóre z nich są objawowe, a inne pozornie łagodne. Ostatecznie może to utrudnić leczenie.

W nowym badaniu opublikowanym w Medycyna natury, naukowcy z Wydziału Neurochirurgii Yale School of Medicine zastosowali podejście multiomiczne do klasyfikacji AC w ​​oparciu o markery genotypowe i fenotypowe. Naukowcy zebrali 617 egzomów pacjent-rodzic (trio) z całego świata, gromadząc największą jak dotąd kohortę pacjentów z torbielą pajęczynówki opartą na trio. Poprzez sekwencjonowanie całego egzomu DNA pacjentów, zidentyfikowali siedem genów związanych z tworzeniem AC, z których wszystkie były również związane z innymi zaburzeniami neurorozwojowymi we wcześniejszych badaniach.

Zespół wykorzystał również nowatorskie techniki analizy i przetwarzanie języka naturalnego tysięcy stron dokumentacji medycznej, aby pogrupować pacjentów na podstawie nasilenia objawów (markery fenotypowe). Ta analiza zaowocowała czterema odrębnymi podklasami AC.

Następnie byli w stanie skorelować obecność zidentyfikowanych wariantów genetycznych (genotypów) z nasileniem objawów (fenotypów) w każdej klasie AC, łącząc po raz pierwszy genetykę AC z ich obrazem klinicznym. Podczas gdy wcześniej badacze uważali, że same torbiele zaburzają struktury mózgu i powodują objawy poprzez bezpośredni ucisk sąsiednich struktur, to nowe odkrycie sugeruje, że wiele objawów związanych z torbielami pajęczynówki może wynikać ze wspólnego defektu genetycznego napędzającego zarówno powstawanie torbieli, jak i związane z nimi nieprawidłowości neurorozwojowe.

Nowa aplikacja dla multiomiki

„Postanowiliśmy zająć się tym pytaniem nie tylko dlatego, że AC są tak powszechne i tak mało wiadomo o ich patobiologii, ale także dlatego, że ramy wykorzystania genomiki klasycznej, genomiki integracyjnej i fenomiki opartej na sztucznej inteligencji – co nazywamy„ multiomika – nie była jeszcze stosowana w ten sposób. Wykorzystując go teraz do odkrycia niektórych czynników wywołujących AC, cieszymy się, że możemy zastosować ten model do innych zagadkowych wrodzonych zaburzeń mózgu i kręgosłupa” – mówi główny autor Adam Kundishora, lekarz medycyny, główny rezydent oddziału neurochirurgii w Yale School of Medicine .

Badania te stanowią podstawę do opracowania protokołów leczenia wokół „objawowych” i „bezobjawowych” AC. Obecnie podejmowanie decyzji chirurgicznych może być trudne po znalezieniu AC, zwłaszcza jeśli objawy pacjenta są niejasne lub można je przypisać innym przyczynom. Dodatkowe testy genetyczne mogą wskazać, czy objawy pacjentów mogą wynikać z ogólnie zaburzonego rozwoju i funkcji mózgu, a zatem prawdopodobnie nie odniosłyby korzyści z chirurgicznej dekompresji torbieli.

Potrzebne są dalsze badania, aby zbadać konkretny wpływ zidentyfikowanych wariantów genetycznych na mózg. Zespół rozważa również czynniki niegenetyczne i środowiskowe, które mogą przyczynić się do rozwoju AC.

„Ostatecznie jesteśmy zainteresowani przełożeniem danych genomowych na spostrzeżenia patofizjologiczne, które mają znaczący wpływ na pacjentów. To badanie jest solidnym krokiem we właściwym kierunku dla AC” – mówi dr n. med. Kristopher Kahle, adiunkt neurochirurgii w Yale School of Medicine i dyrektor neurochirurgii dziecięcej w Massachusetts General Hospital oraz dyrektor Harvard Center for Hydrocephalus and Neurodevelopmental Disorders.