Bir Sınaq Şüşəsi Qanda 98 Xəstəliyin İzi: Ərzurumdan Dünyaya Tam Qan Transkriptom Atlası

Bir sınaq şüşəsi qanda 98 xəstəliyin izi: Ərzurumdan dünyaya tam qan transkriptom atlası

Atatürk Universiteti ilə İsveçdəki SciLifeLab mərkəzinin birgə tədqiqatında Ərzurumda 4.444 nəfərdən götürülmüş 2-3 ml qanda təxminən 20 min genin aktivliyi ölçüldü və 98 müxtəlif sağlamlıq vəziyyətinin qandakı "RNA izi" xəritələndi. Nature Communications jurnalında dərc olunan Tam Qan Transkriptom Atlası (WBT Atlası) xərçəngdən sepsisə, diabetdən Parkinson xəstəliyinədək bir çox xəstəliyin immun sistemi və metabolizm üzərində qoyduğu izi vahid mənbədə toplayır. Qan RNA-sı və plazma zülalları birlikdə istifadə edildikdə süni intellekt modeli 28 sağlamlıq vəziyyətini hər dörd nümunədən üçündə düzgün ayırd etdi. Tək bir qan nümunəsindən süni intellektlə bir neçə xəstəliyi ayırd etmək ideyasını əvvəlki yazılarımızdan birində də müzakirə etmişdik.

Bu mövzu niyə vacibdir?

Qan bədənin hər guşəsindən keçən mayedir və xəstəliklərin izini daşıyır. Bu gün qanda xərçəng izi axtaran testlərin əksəriyyəti şişdən qana keçən DNA fraqmentlərini (maye biopsiya) və ya plazmadakı zülalları araşdırır. Tam qan transkriptomu isə fərqli bir pəncərə açır: o, qandakı hüceyrələrin, xüsusən immun hüceyrələrinin həmin anda hansı genləri nə dərəcədə işlətdiyini göstərir. Yəni şişin özündən çox, orqanizmin xəstəliyə verdiyi cavabı oxuyur.

Bu tədqiqat iki baxımdan vacibdir. Birincisi, geniş miqyaslı tam qan transkriptom atlası xəstəlik yönümlü olaraq ilk dəfə bu genişlikdə qurulub; müəlliflərin fikrincə, indiyədək belə əhatəli mənbə olmayıb. İkincisi, tədqiqat Türkiyədə, Ərzurumda toplanmış nümunələrə əsaslanır: nümunələr Atatürk Universitetində və Ərzurum Regional Tədris və Tədqiqat Xəstəxanasında toplandı, RNA sekvenləşdirməsi İstanbulda aparıldı, məqalənin təxminən 110 müəllifindən 90-dan çoxu Türkiyədəki qurumlarda çalışan həkim və alimlərdir. İnsan Genomu Layihəsi ilə başlayan "omika" dövründə Türkiyənin məlumat istehsal edən ölkə kimi yer alması bizim üçün xüsusilə sevindiricidir.

Tam qan transkriptomu nədir?

Tam qan transkriptomu qandakı hüceyrələrdə həmin anda işləyən bütün genlərdən yaranan RNA molekullarının ölçülməsidir. Qandakı RNA-nın böyük hissəsi neytrofil və limfosit kimi immun hüceyrələrindən gəlir. Buna görə tam qan transkriptomu orqanizmin infeksiya, iltihab, xərçəng və ya metabolik xəstəliklərə verdiyi immun və metabolik cavabın bir növ fotoşəklini təqdim edir.

Şiş toxumasında RNA sekvenləşdirməsinin xərçəng müalicəsindəki yerini RNA sekvenləşdirmə bələdçimizdə izah etmişdik; burada isə eyni texnologiya qana tətbiq olunur. DNA hüceyrənin daşıdığı bütün reseptləri ehtiva edən kitaba bənzədilərsə, RNA həmin anda hansı reseptlərin bişirildiyini göstərir. Qandakı RNA dörd mənbədən gəlir: immun hüceyrələri (ən böyük pay), eritrositlər (hemoqlobin RNA-sı), trombositlər və qan dövranındakı hüceyrəxarici RNA. Hemoqlobin RNA-sı ümumi RNA-nın yarısından çoxunu təşkil edə bildiyi və digər siqnalları kölgədə qoyduğu üçün tədqiqatda laboratoriyada çıxarıldı; nəticədə hemoqlobin genlərinin payı ümumi ifadənin 0,85%-dən aşağı düşdü.

Şiş markerlərini CEA, CA 19-9 və CA 125 haqqındakı yazılarımızda, çoxlu xərçəngi aşkarlayan qan testlərini isə Galleri haqqındakı yazımızda ətraflı müzakirə etmişdik.

Tədqiqat necə aparıldı?

Nələr aşkar edildi?

1. Qanı ən çox xəstəlik dəyişdirir

Tədqiqatçılar qandakı gen aktivliyi fərqlərinin nə qədərinin yaş, cins, bədən kütləsi indeksi və xəstəliklə izah olunduğunu hesabladılar. Ən dəyişkən genlərin əksəriyyətində ən böyük pay xəstəliyin idi; yaş ikinci yerdə gəlirdi. Bu, qanın həqiqətən xəstəlik haqqında məlumat daşıdığını göstərən əsas tapıntıdır.

2. Xərçənglər bir-birinə bənzəyir, sepsis və XOAX ayrıca qrup yaradır

Xəstəliklər qan RNA-sındakı oxşarlıqlarına görə qruplaşdırıldıqda, oxşar mexanizmə malik olanlar bir yerə toplandı: xərçənglər öz aralarında, nevroloji xəstəliklər öz aralarında klaster yaratdı. Bir çox xərçəng növündə interferon qamma və interferon alfa cavabları güclənmişdi; bu, immun sisteminin şişin varlığını qanda da əks etdirdiyini düşünməyə əsas verir. Gözlənildiyi kimi, leykoz ən qabarıq və özünəməxsus qan imzasına malik idi, çünki leykozda xəstəliyin özü qan hüceyrələridir.

Sepsis və xroniki obstruktiv ağciyər xəstəliyi (XOAX) isə bütün digər vəziyyətlərdən aydın şəkildə fərqləndi. Hər ikisində B, T və NK hüceyrələri ilə əlaqəli gen klasterləri azalmış, metabolik aktivlik zəifləmişdi; yəni immun sistemin zəifləməsi və enerji tükənməsi mənzərəsi var idi. Revmatoid artrit və ankilozlaşdırıcı spondilitdə isə TNF-alfa və NF-κB iltihab siqnal yolları nəzərəçarpacaq dərəcədə güclənmişdi.

3. Qanda qocalmanın izi: 25 və 75 yaşda dönüş nöqtələri

Yaşla ən güclü əlaqəli 32 gendən ibarət "qanın qocalma imzası" müəyyən edildi. Bu genlər IL-2, TNF-alfa, mTOR və komplement kimi yaşa bağlı iltihab (inflammaging) və immun qocalma yollarında cəmləşir, yaş artdıqca ardıcıl olaraq azalırdı. Bu 32 genlə qurulan model müstəqil 100 sağlam insanda yaşı orta hesabla 8,2 il xəta ilə proqnozlaşdırdı; Koreyada hazırlanmış 33 genlik qocalma saatında bu xəta 13,8 il idi. Tədqiqat bu baxımdan xronoloji və bioloji yaş müzakirəsinə də töhfə verir.

Qandakı immun hüceyrələrinin nisbəti də yaşla dəyişirdi: neytrofillər yaşla artdığı halda, hələ heç bir mikrobla qarşılaşmamış "naiv" CD4 T hüceyrələri getdikcə azalırdı. Maraqlısı odur ki, ən böyük dəyişiklik təxminən 25 və 75 yaş ətrafında cəmləşir, aradakı dövr isə nisbətən sabit qalır. 80 yaşdan yuxarı uzunömürlülərdə neytrofil və plazmablast nisbəti yüksək, naiv T və B hüceyrələri isə az idi; bu, məlum immun qocalma (immunosenessensiya) mənzərəsinə uyğundur.

4. RNA və zülal fərqli şeylərdən xəbər verir

Eyni insanlarda həm RNA, həm də zülal ölçüldükdə, xəstəlikdə dəyişən genlərlə dəyişən zülallar arasında üst-üstə düşmə çox az idi (Jaccard indeksi 0 ilə 0,13 arasında). Müəlliflərin fikrincə, RNA hüceyrədaxili tənzimləyici prosesləri və xəstəliyin erkən hüceyrə vəziyyətini, zülallar isə son məhsulları və ifraz olunan maddələri əks etdirir. Məsələn, sepsisdə zülal imzaları (IL1RL1, IL15, PTX3, CSF3) güclü iltihabı göstərdiyi halda, RNA imzaları (PPARG, CYP1B1, OLAH) bunun altında yatan immun tənzimlənməni və metabolik stressi göstərirdi. Buna görə ikisini birlikdə istifadə etmək daha çox məlumat verir.

Süni intellekt xəstəlikləri nə dərəcədə ayırd edə bildi?

Tədqiqatçılar 40-dan çox nümunəsi olan 29 sağlamlıq vəziyyətini seçdilər; model məlumatların 70%-i ilə öyrədildi, 30%-i ilə yoxlanıldı. Hər xəstəliyi sağlam şəxslərdən ayırmaqda yalnız ən vacib 10 gen belə yüksək nəticə verdi (daxili test məlumatlarında AUC 0,89-1,0). Lakin əsl çətin sual bir insanın qanına baxaraq onun 29 vəziyyətdən hansına aid olduğunu müəyyən etmək idi. Hər xəstəlik üçün 10 genlə bu suala düzgün cavab vermə nisbəti 64% idi.

Nəticələr müstəqil məlumat toplularında da əsasən qorundu. Bu təsdiq vacibdir, çünki süni intellekt modelləri çox vaxt öyrədildikləri məlumatlarda yaxşı, başqa xəstəxanaların məlumatlarında isə zəif nəticə göstərir.

Xərçəng baxımından da diqqəti çəkən bəzi imzalar tapıldı: ağciyər xərçəngində şişin irəliləməsi və yayılması ilə əlaqəli PTP4A2, mədə xərçəngində şiş mikromühitini tənzimləyən CXCL12, süd vəzi xərçəngində immun baxımdan "iltihablı" şiş mühitini əks etdirən HLA-DRA. Zülal imzalarının UK Biobank məlumatlarında yoxlandığı beş vəziyyətdən ikisi süd vəzi və ağciyər xərçəngi idi. Lakin tədqiqat xərçəng xəstələrindən nümunələrin diaqnoz anında, yoxsa müalicə dövründə götürüldüyünü xəstəliklər üzrə ətraflı təqdim etmir; buna görə bu tapıntılar xərçəng skrininqi üçün birbaşa istifadə edilə bilməz.

Bu tədqiqatın məhdudiyyətləri hansılardır?

• Tək region, xəstəxana əsaslı: Bütün nümunələr Ərzurumdakı iki xəstəxanadan götürüldü. Müəlliflər kohortu "seçilməmiş" kimi təsvir etsələr də, iştirakçılar xəstəxanaya müraciət edən şəxslərdir; nəticələrin fərqli coğrafiya və etnik mənşəli əhaliyə şamil edilə bilməsi xarici təsdiq mərhələlərində qismən yoxlanıldı.
• Balanssız qruplar: Bəzi xəstəliklərdə nümunə sayı azdır. Müəlliflər buna davamlı statistik üsullardan istifadə etdilər, lakin kiçik qruplardakı nəticələr daha qeyri-müəyyəndir.
• Xəstəlik səviyyəsində təhlil: Məsələn, "ağciyər xərçəngi" vahid qrup kimi götürüldü; alt tiplər, mərhələlər və müalicə vəziyyəti ayrıca araşdırılmadı.
• Qarışdırıcı amillər: Yaş, cins və bədən kütləsi indeksindən başqa həyat tərzi və dərman qəbulu kimi amillər tam nəzərə alınmadı.
• En kəsik dizayn: Hər insandan bir nümunə götürüldü; qan imzasının xəstəlikdən əvvəl yaranıb-yaranmadığı, yəni erkən diaqnostikada istifadə imkanı məlum deyil.
• Məhdud xarici təsdiq: RNA modelləri 5, zülal modelləri 5 xəstəlikdə müstəqil şəkildə yoxlanıldı; qalan 90-dan çox vəziyyət üçün xarici təsdiq yoxdur.

Gələcəkdə nə dəyişə bilər?

Müəlliflər bu atlasın 1 milyon insanı hədəfləyən "Global 1M Phenome" təşəbbüsünün bir hissəsi kimi genişlənəcəyini bildirirlər. Gələcəkdə tək bir qan nümunəsində həm şiş DNA-sını, həm plazma zülallarını, həm də immun hüceyrələrinin RNA-sını yoxlayan çoxqatlı testlərin xəstəliklərin erkən diaqnostikasında və müalicəyə cavabın izlənməsində birlikdə istifadəsi mümkün ola bilər. Proteogenomika və süni intellekt dəstəkli yanaşmalar bu istiqamətdə sürətlə inkişaf edir. Qan testi ilə yoğun bağırsaq xərçənginin skrininqi və mədəaltı vəzi xərçənginin erkən diaqnostikası üçün panellər bu sahədə bu gün klinikaya ən yaxın nümunələrdir.

Tez-tez verilən suallar

Tək bir qan testi ilə 98 xəstəliyə diaqnoz qoymaq olarmı?

Xeyr, hələ ki yox. Bu tədqiqat 98 sağlamlıq vəziyyətinin qandakı RNA izlərini xəritələyən tədqiqat mənbəyidir. Süni intellekt modeli 29 vəziyyəti təxminən üçdə iki, RNA və zülallar birlikdə istifadə edildikdə isə 28 vəziyyəti dörddə üç nisbətində düzgün ayırd etdi; bu, klinik test üçün kifayət deyil.

Tam qan transkriptomu nədir?

Qandakı hüceyrələrin, xüsusən immun hüceyrələrinin həmin anda işləyən təxminən 20 min genindən yaranan RNA-nın ölçülməsidir. Orqanizmin xəstəliklərə verdiyi immun və metabolik cavabın bir növ fotoşəklini verir.

Bu test xərçəngi erkən aşkar edə bilərmi?

Məlum deyil. Tədqiqatda xərçəng xəstələrinin qanında aydın imzalar tapıldı, lakin sağlam görünən insanlarda xərçəngin erkən aşkar edilib-edilmədiyi yoxlanılmadı. Xərçəng skrininqində kolonoskopiya, mamoqrafiya və HPV testi kimi sübut olunmuş üsullardan istifadə edilməlidir.

Tədqiqat Türkiyə üçün niyə vacibdir?

Bütün nümunələr Ərzurumda toplandı, RNA sekvenləşdirməsi isə İstanbulda aparıldı. Türkiyədən bu miqyasda omika məlumat toplusunun beynəlxalq atlasın əsasını təşkil etməsi ölkənin biotibbi tədqiqatlarda məlumat istehsal edən ölkə kimi yer alması baxımından vacibdir.

Lüğət

Transkriptom

Hüceyrədə və ya toxumada müəyyən bir anda yaranan bütün RNA molekullarının məcmusu.

Proteomika

Qanda və ya toxumada çoxsaylı zülalın eyni vaxtda ölçülməsi.

Hüceyrəxarici DNA

Hüceyrələrdən, o cümlədən şişlərdən qana keçən DNA fraqmentləri; maye biopsiyanın əsasıdır.

AUC

Testin xəstəni sağlam insandan ayırma qabiliyyəti; 0,5 təsadüf səviyyəsini, 1,0 qüsursuz ayırmanı göstərir.

F1 göstəricisi

Modelin həm həqiqi müsbət halları aşkarlamaq, həm də yalançı həyəcan verməmək bacarığını birləşdirən ölçü.

İmmun qocalma (immunosenessensiya)

Yaş artdıqca immun hüceyrələrinin sayında və funksiyasında baş verən dəyişikliklər.