نوآوری در غربالگری نوزادان؛ آینده تشخیص بیماریهای متابولیک
تشخیص زودهنگام بیماریها در روزهای اول زندگی، میتواند مسیر آینده یک کودک را تغییر دهد. بعضی از اختلالات متابولیک در ظاهر خاموش هستند، اما اگر بهموقع شناسایی نشوند، عوارض جدی ایجاد میکنند. از مشکلات عصبی و حرکتی گرفته تا ناتوانی ذهنی و حتی مرگ.
در سالهای اخیر، روشهای تازهای برای غربالگری نوزادان معرفی شدهاند. یکی از مهمترین آنها، متابولومیکس بدون هدف است. این فناوری میتواند راهی سریعتر، گستردهتر و کمهزینهتر برای تشخیص بیماریهای متابولیک باشد. در این مقاله، با تازهترین نوآوریها در غربالگری نوزادان آشنا میشوید و میبینید چرا این روش میتواند آینده تشخیص بیماریهای نادر را تغییر دهد.
نوآوریهای تازه در غربالگری نوزادان
متابولومیکس بالینی بدون هدف[1]، یکی از تازهترین روشها در حوزه غربالگری نوزادان است. این فناوری میتواند تعداد زیادی از اختلالات متابولیک را با دقت بالا بررسی کند.
برخلاف روشهای قدیمی، این رویکرد فقط به چند نشانگر مشخص محدود نیست. در عوض، الگوی کلی مولکولهای بدن را بررسی میکند. همین موضوع باعث میشود بیماریهای بیشتری شناسایی شوند.
این روش میتواند تشخیص را سریعتر کند. همچنین هزینههای درمانی را کاهش دهد. به همین دلیل، بسیاری از پژوهشگران آن را گامی مهم در آینده غربالگری نوزادان میدانند.
دکتر سارا السا؛ چهرهای اثرگذار در ژنتیک و بیماریهای متابولیک
دکتر سارا اچ. السا[2] استاد ژنتیک مولکولی و انسانی در کالج پزشکی بیلور است. او همچنین مدیر ارشد ژنتیک بیوشیمیایی در Baylor Genetics است.
او مدرک کارشناسی خود را در رشته شیمی با گرایش فرعی زیستشناسی از دانشگاه ایالتی میسوری گرفت. سپس دکترای بیوشیمی خود را از دانشگاه وندربیلت دریافت کرد.
دکتر السا دورههای فوقدکتری خود را در ژنتیک مولکولی و ژنتیک بیوشیمیایی در کالج پزشکی بیلور گذراند. او همچنین از سوی هیئت آمریکایی ژنتیک پزشکی و ژنومیک، بهعنوان متخصص ژنتیک تأیید شده است.
او فعالیت علمی خود را بهعنوان استادیار در دانشگاه ایالتی میشیگان آغاز کرد. در همان زمان، مدیریت یک آزمایشگاه تشخیص بالینی را نیز بر عهده داشت. سپس پژوهشهای خود را در کالج پزشکی ویرجینیا در دانشگاه مشترکالمنافع ویرجینیا ادامه داد. بعد از آن دوباره به کالج پزشکی بیلور و Baylor Genetics بازگشت.
تمرکز اصلی تحقیقات او بر کشف، تشخیص، بررسی سازوکار بیماری و درمان بیماریهای نادر است. او بهویژه روی اختلالات عصبیرشدی و متابولیک کار میکند. این حوزهها ارتباط مستقیم با پیشرفت غربالگری نوزادان دارند.
دکتر السا عضو چند انجمن علمی معتبر است و تاکنون بیش از ۱۵۰ مقاله علمی و عمومی منتشر کرده است.
غربالگری نوزادان دقیقا چه چیزهایی را بررسی میکند؟
غربالگری نوزادان مجموعهای از آزمایشهاست که در روزهای ابتدایی پس از تولد انجام میشود. هدف این برنامه، شناسایی زودهنگام بیماریهایی است که در صورت درمان نشدن، میتوانند آسیبهای جدی ایجاد کنند.
در سالهای اخیر، فناوری این حوزه تا حد زیادی ثابت مانده است. البته یک پیشرفت مهم رخ داده است. استفاده از میکروفلوئیدیک برای بررسی برخی کمبودهای آنزیم لیزوزومی به این فرآیند اضافه شده است.
بیشتر آزمایشگاههای ایالتی در آمریکا از طیفسنجی جرمی تاندم هدفمند استفاده میکنند. این روش برای بررسی بسیاری از بیماریهای موجود در پنل پیشنهادی غربالگری همگانی یا RUSP به کار میرود.
بخش زیادی از غربالگری نوزادان مربوط به اختلالات متابولیک ناشی از کمبود آنزیم است. اما بیماریهای دیگری هم در این برنامه بررسی میشوند. از جمله کمکاری تیروئید و فیبروز سیستیک.
امروز وضعیت غربالگری نوزادان بهتر از هر زمان دیگری است. با این حال هنوز یک مشکل مهم وجود دارد. همه ایالتها شرایط یکسانی ندارند. به همین دلیل، نوع غربالگری ممکن است بسته به محل تولد نوزاد متفاوت باشد. بسیاری از متخصصان معتقدند همه نوزادان باید به سطح یکسانی از غربالگری دسترسی داشته باشند.
چرا غربالگری نوزادان برای اختلالات متابولیک حیاتی است؟
بسیاری از اختلالات مادرزادی متابولیسم قابل درمان هستند. اما اگر این بیماریها بهموقع تشخیص داده نشوند، میتوانند پیامدهای بسیار سنگینی داشته باشند.
بدون غربالگری و درمان سریع، بیشتر این بیماریها به مشکلات عصبیرشدی منجر میشوند. ناتوانی ذهنی، اختلالات حرکتی و حتی مرگ از جمله این عوارض هستند.
اهمیت غربالگری نوزادان دقیقا در همینجاست. این برنامه کمک میکند بیماریها قبل از بروز علائم شدید شناسایی شوند.
در برخی موارد، درمان بسیار ساده است. برای مثال، در کمبود بیوتینیداز مصرف یک مکمل ویتامین میتواند مؤثر باشد. در کمکاری تیروئید هم درمان با هورمون تیروئید انجام میشود.
البته همه بیماریهایی که در غربالگری نوزادان بررسی میشوند، درمان قطعی ندارند. اما روشهای درمانی جدید همیشه در حال توسعه هستند. این پیشرفتها میتوانند از بروز عوارض شدید جلوگیری کنند و کیفیت زندگی بیماران را بهتر کنند.
متابولومیکس بدون هدف چیست و چه فرقی با روشهای قدیمی دارد؟
متابولومیکس موضوع تازهای نیست. اما استفاده از متابولومیکس بدون هدف در آزمایشگاههای بالینی، رویکردی جدید محسوب میشود.
در روشهای سنتی، پژوهشگران معمولا گروههای مختلف را با هم مقایسه میکنند. در این مدل، دادههای غیرعادی یا دورافتاده اغلب حذف میشوند تا نتیجه آماری دقیقتر شود.
اما در بیماریهای متابولیک، همین موارد غیرعادی بسیار مهم هستند. چون این بیماریها نادرند و ممکن است فقط یک بیمار با الگوی متفاوت وجود داشته باشد.
در رویکرد جدید، به جای حذف این موارد، دقیقا روی آنها تمرکز میشود. هدف، پیدا کردن نمونههایی است که با الگوی طبیعی تفاوت دارند و میتوانند نشانه بیماری باشند.
یکی از مهمترین دستاوردهای این روش، امکان تحلیل n=1 است. یعنی یک نمونه بیمار بهصورت مستقل بررسی شود. بدون اینکه نتیجه تحت تأثیر نمونههای دیگر قرار بگیرد.
این ویژگی میتواند دقت غربالگری نوزادان را بالا ببرد و به تشخیص سریعتر بیماریهای نادر کمک کند.
مزایای متابولومیکس بدون هدف در غربالگری نوزادان
در روشهای سنتی، آزمایشهایی مانند آمینو اسیدهای پلاسما، آسیلکارنیتینهای پلاسما و اسیدهای آلی ادرار انجام میشود. این آزمایشها برای بخشی از بیماریهای متابولیک بسیار مفید هستند.
اما این روشها اغلب باعث انجام چند آزمایش پشت سر هم میشوند. یعنی اگر نتیجه آزمایش اول منفی باشد، پزشک باید آزمایش دیگری درخواست دهد. در بعضی موارد، رسیدن به تشخیص نهایی زمانبر میشود.
متابولومیکس بدون هدف این مشکل را تا حد زیادی کاهش میدهد. این روش بیشتر اختلالات موجود در غربالگری نوزادان را پوشش میدهد. حتی بیماریهای بیشتری را هم فراتر از برنامههای فعلی بررسی میکند.
مهمترین مزیت این روش، امکان بررسی تعداد زیادی بیماری با یک نمونه کوچک خون است. این موضوع چند نتیجه مهم دارد:
- هزینههای درمانی کمتر میشود.
- نیاز به آزمایشهای متعدد کاهش پیدا میکند.
- مراجعات مکرر به پزشک کمتر میشود.
- نمونهگیری سادهتر میشود.
- زمان تشخیص کوتاهتر میشود.
به همین دلیل، متابولومیکس بدون هدف میتواند آینده غربالگری نوزادان را متحول کند.
مسیر تشخیص بیماریهای متابولیک با متابولومیکس چگونه است؟
این پروژه با همکاری شرکت Metabolon در کارولینای شمالی پیش میرود. این همکاری از سال ۲۰۱۳ آغاز شده و هدف آن، ساخت یک مسیر بالینی برای تشخیص بیماریهای متابولیک بوده است.
در این روش، ابتدا اطلاعات بیمار جمعآوری میشود. همچنین یک یادداشت یا گزارش بالینی هم برای تحلیل بهتر دادهها لازم است.
نمونههای مورد بررسی ممکن است شامل این موارد باشند:
- پلاسما
- ادرار
- مایع مغزی نخاعی
چون این روش بدون هدف است، برای همه مولکولها مقدار مطلق ثبت نمیشود. در عوض، برای هر مولکول بر اساس جمعیت مرجع نمره Z محاسبه میشود.
بعضی مولکولها در بدن فرد سالم دیده نمیشوند. اگر چنین موادی در نمونه پیدا شوند، بهجای نمره Z با عنوان نادر ثبت میشوند.
بعد از آن، دادههای متابولومیک با اطلاعات بالینی و گاهی دادههای ژنومی ترکیب میشوند. این کار به پزشکان کمک میکند تشخیص دقیقتری بدهند یا آزمایشهای تکمیلی مناسب را پیشنهاد کنند.
در حال حاضر، نتیجه این بررسیها حدود ۲۱ روز زمان میبرد. اما با یک رویکرد متمرکزتر، این زمان میتواند به ۵ تا ۷ روز برسد. چنین زمانی برای غربالگری نوزادان بسیار ایدهآل است.
چه چالشهایی بر سر راه این فناوری قرار دارد؟
با وجود مزایای زیاد، این روش هنوز محدودیتهایی دارد.
یکی از مهمترین چالشها این است که در آنالیزهای متابولومیکس بدون هدف، همه مولکولها در هر نمونه دیده نمیشوند. معمولا حدود ۱۰۰۰ مولکول بررسی میشود. این یعنی ممکن است یک مولکول مهم در یک بیمار خاص شناسایی نشود.
همین موضوع باعث میشود برخی متخصصان هنوز برای استفاده گسترده از این روش در غربالگری نوزادان با احتیاط عمل کنند. چون در غربالگری، از دست رفتن حتی یک مورد مهم هم قابل قبول نیست.
راهحل پیشنهادی این است که یک پنل دقیق و قابل اعتماد از مولکولها تعریف شود. مولکولهایی که بتوان آنها را در هر بار آزمایش با دقت بالا شناسایی کرد.
چالش بعدی مربوط به امکانات آزمایشگاهی است. دستگاههای مورد نیاز این روش بسیار پیشرفته هستند. همه آزمایشگاههای ایالتی نمیتوانند چنین تجهیزاتی را تهیه یا مدیریت کنند.
هوش مصنوعی چگونه غربالگری نوزادان را هوشمندتر میکند؟
متابولومیکس بدون هدف فقط مولکولهای کوچک را شناسایی میکند. بنابراین بعضی از لیپیدها و کربوهیدراتهای بزرگ بهخوبی بررسی نمیشوند. این موضوع باعث میشود برخی مسیرهای متابولیکی کامل پوشش داده نشوند.
پژوهشگران اکنون به دنبال توسعه روشهایی هستند که مولکولهای بزرگتر را هم تحلیل کنند.
در کنار این تلاش، استفاده از هوش مصنوعی هم در حال گسترش است. هوش مصنوعی میتواند الگوهایی را در دادهها پیدا کند که شاید در نگاه معمول دیده نشوند.
در برخی بررسیها، AI نشان داده است که یک نقص متابولیک شناختهشده میتواند مسیرهای دیگری را هم در بدن درگیر کند. این ارتباطها بدون تحلیل محاسباتی قابل شناسایی نبودند.
به همین دلیل، هوش مصنوعی میتواند نقش مهمی در آینده غربالگری نوزادان داشته باشد و تشخیص را دقیقتر کند.
آینده تشخیص اختلالات متابولیک به کدام سمت میرود؟
آینده تشخیص بیماریهای متابولیک به سمت ترکیب فناوریها حرکت میکند. دیگر استفاده از پنلهای کوچک، پاسخگوی همه نیازها نیست.
امروز توالییابی اگزوم به یکی از روشهای مهم در تشخیص بیماریهای ژنتیکی تبدیل شده است. حتی انجمن ژنتیک پزشکی آمریکا توصیه کرده است که کودکان دارای تاخیر رشدی با این روش بررسی شوند.
ترکیب اگزومسکوئنسینگ با متابولومیکس میتواند یکی از بهترین راهها برای رد یا تأیید سریع بیماریهای متابولیک باشد. این موضوع اهمیت زیادی دارد، چون بسیاری از این اختلالات در صورت تشخیص زودهنگام قابل درمان هستند.
در حال حاضر، تعداد مراکزی که این روش را بهصورت بالینی انجام میدهند، محدود است. دلیل اصلی آن، دشواری تحلیل دادهها بهویژه در مدل n=1 است.
با این حال، گسترش این فناوری کاملا ممکن است. اگر مراکز علمی و آزمایشگاهی با یکدیگر همکاری کنند، میتوان آینده غربالگری نوزادان را وارد مرحلهای تازه کرد.
سخن پایانی
غربالگری نوزادان یکی از مهمترین ابزارهای پزشکی برای نجات جان کودکان و جلوگیری از عوارض شدید بیماریهای متابولیک است. هرچه این فرآیند دقیقتر و سریعتر شود، شانس درمان موفق هم بیشتر خواهد شد.
متابولومیکس بدون هدف، چشمانداز تازهای در این مسیر ایجاد کرده است. این روش میتواند با یک نمونه کوچک، بیماریهای بیشتری را بررسی کند و زمان تشخیص را کاهش دهد. هرچند هنوز چالشهایی مانند محدودیت شناسایی بعضی مولکولها و نیاز به تجهیزات پیشرفته وجود دارد، اما مسیر پیشرفت آن بسیار امیدوارکننده است.
در آینده، ترکیب متابولومیکس، ژنومیک و هوش مصنوعی میتواند غربالگری نوزادان را وارد عصر جدیدی کند. عصری که در آن تشخیص سریعتر، دقیقتر و فراگیرتر خواهد بود و کودکان بیشتری فرصت زندگی سالم خواهند داشت.
واژه نامه
| Dr. Sarah H. Elsea | [2] | Untargeted Clinical Metabolomics | [1] |
