Анализ крови может помочь диагностировать депрессию

Правильно диагностировать депрессию — не всегда лёгкая задача для врачей. Сделать это было бы гораздо проще, если бы существовал точный клинический анализ. Сотрудники Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН (Новосибирск) совместно с Томским национальным исследовательским медицинским центром РАН разрабатывают новый способ диагностики депрессии. Для него пациенту достаточно будет сдать кровь из вены. Статья об этом опубликована в международном журнале Metabolites.

«Поскольку однозначного клинического анализа, подтверждающего депрессивное расстройство, нет, врач ставит этот диагноз по набору определённых признаков. Их выявляют у пациента с помощью клинического интервью. На начальной стадии первые признаки различных психических расстройств могут быть очень схожи между собой, поэтому поставить точный диагноз не всегда возможно. В некоторых случаях требуется клиническое наблюдение за дальнейшим развитием психического расстройства. Изменения биологического характера, которые происходят в организме пациента, могут иметь невыраженный характер, это касается и определённых биохимических показателей. Однако в случае психических расстройств очень важно своевременное начало лечения. Для улучшения их ранней диагностики важно, чтобы в арсенале врача были различные лабораторные исследования, результаты которых по возможности могли бы подтвердить клинический диагноз», — рассказывает ведущий научный сотрудник Центра масс-спектрометрического анализа ИХБФМ СО РАН доктор химических наук Александр Анатольевич Черноносов.

Исследователи разрабатывают способ диагностики депрессии с помощью анализа сыворотки крови, взятой из вены. Его проводят с помощью метаболомики — науки о метаболоме, который представляет собой полный набор метаболитов в организме (небольших молекул, продуктов конечных или промежуточных биохимических реакций организма). 

Метаболомику можно поделить на целевую и нецелевую. Первая изучает отдельные вещества или группы метаболитов, информация о которых известна исследователю, вторая — объект всецело. С её помощью анализируют все метаболиты в образце. Такой метод усреднён и направлен на то, чтобы определить максимально возможное количество веществ. Именно его исследователи решили применить для диагностики депрессии.

«В нашей работе мы используем метод масс-спектрометрии, который позволяет определить как молекулярную массу отдельных соединений с точностью до десятых-тысячных долей, так и фрагментировать определённые молекулы и получать информацию об их структуре», — отметил Александр Черноносов.

Графики оценок PCA данных МС до (A) и после (B) фильтрации, построенные в программном обеспечении Compound Discoverer с использованием шкалы Парето для пациентов с депрессивными расстройствами (F3211, синие точки) и рецидивирующими депрессивными расстройствами (F3311, оранжевые точки) и контрольной группы (здоровые, голубые точки)

Регистрация массы целой молекулы и её фрагментов с высокой точностью позволяет определить брутто-формулу (молекулярную формулу) и строение молекулы путём сравнения полученных масс-спектров со спектрами, представленными в базах данных. В доступных базах данных содержится информация о спектрах фрагментаций более тридцати тысяч соединений. Для каждой молекулы существует набор масс-спектров, полученных при различных условиях, который формирует уникальный паттерн данных о соединении, что можно сравнить с отпечатками пальцев. На этом этапе могут возникнуть сложности и ограничения, поскольку не для всех метаболитов есть реальные спектры фрагментации. При наличии стандартов можно создавать и свои локальные базы данных соединений. Но проблема заключается в том, что веществ, которые можно выделить из образца, намного больше, чем тех, для которых есть такие спектры. Поэтому нецелевая метаболомика призвана решить две проблемы: не только найти вещества, позволяющие разделить группы образцов или группы пациентов, но и провести их идентификацию.

Как правило, исследователи определяют панель биомаркеров — веществ, которые именно в таком составе могут изменяться у человека с определённым диагнозом. Может оказаться так, что по отдельности каждое из этих соединений не сильно отличается по концентрации от нормативных показателей и находится в пределах погрешности. Когда несколько соединений содержатся в меньшем или большем количестве, этот эффект накапливается, и различие между группами пациентов по этому набору соединений становится более существенным.

«Изначально мы определили около тысячи соединений, но только по 18 веществам удалось разделить группы пациентов и здоровых добровольцев. Большая их часть была идентифицирована неоднозначно, потому что в базах данных не было соответствующих масс-спектров. Однако кроме реальных спектров есть алгоритмы, которые позволяют построить теоретические масс-спектры, а также в последнее время стали использовать искусственный интеллект, позволяющий предсказать структуру. Примерно год мы занимались идентификацией соединений. С помощью комбинаций различных алгоритмов удалось в несколько раз увеличить количество идентифицируемых соединений», — прокомментировал учёный.

В работе описано предварительное исследование, и однозначно говорить о том, что определённые соединения ассоциируются с депрессивными расстройствами, пока рано. На данном этапе непонятно: изменения, которые происходят в организме, — причина такого диагноза или, наоборот, следствие. 

«Например, мы обнаружили, что у пациентов с депрессией один из алкалоидов перца — пиперин — определялся с меньшей концентрацией. Естественно, это соединение попало в организм из окружающей среды. Тогда непонятно — из-за депрессии люди потребляют меньше перца или, наоборот, тот, кто меньше перчит, больше подвержен этому заболеванию. Это требует дополнительных проверок, но может быть одним из доказательств того, что не только эндогенные соединения, — которые образуются в организме, — могут быть ассоциированы с болезнью, но и экзогенные, то есть поступающие извне», — поделился Александр Черноносов.

Уже найдены 18 веществ, которые ассоциируются с депрессивными расстройствами. Далее исследователи планируют разбираться, как и в каких биохимических путях способны участвовать эти соединения, за счёт чего их концентрация в организме повышается или понижается. Найдя соответствующие биохимические пути и определив нарушения в работе определённых ферментов, можно будет определить изменения в генотипе и наконец уже проводить генотипирование и соответствующий анализ по генотипу.  

Изучая геном, можно говорить о пониженной или повышенной вероятности чем-то заболеть. Например, в случае онкологии такие процессы изучены лучше. Есть генетические анализы, которые позволяют определить вероятность возникновения определённого вида рака, но предсказать, когда именно возникнет болезнь, этим методом невозможно. Метаболомный анализ, наоборот, показывает лишь текущее состояние. Если сделать анализ одних и тех же веществ в разное время, то результат может отличаться.

«Такой анализ пока что требует современного оборудования и специалистов высокой квалификации, но наша задача — привести его к состоянию, когда это сможет делать обычный лаборант. Конечная цель исследований — разработка методов, которые бы позволяли сделать диагностику проще и дешевле. С помощью метаболомного анализа можно улучшить диагностику не только депрессивных расстройств, но и биполярного аффективного расстройства, шизофрении, болезни Паркинсона», — прокомментировал Александр Черноносов.

На следующем этапе выборку для исследования планируется увеличить до двухсот человек. Кроме того, планируется проводить идентификацию всех соединений, которые могут быть выявлены с помощью метаболомного анализа, и пополнять базу спектров фрагментаций.

Текст: Ирина Баранова.
Источник: «Наука в Сибири».