Согласно исследованию, проведенному исследователями Weill Cornell Medicine, людей с расстройствами аутистического спектра можно разделить на четыре различных подтипа в зависимости от активности их мозга и поведения.
В исследовании, опубликованном 9 марта в журнале Nature Neuroscience, использовалось машинное обучение для анализа недавно доступных данных нейровизуализации 299 человек с аутизмом и 907 нейротипичных людей. Они обнаружили паттерны мозговых связей, связанные с поведенческими чертами у людей с аутизмом, такими как вербальные способности, социальные аффекты и повторяющееся или стереотипное поведение. Они подтвердили, что четыре подгруппы с аутизмом также могут быть воспроизведены в отдельном наборе данных, и показали, что различия в региональной экспрессии генов и межбелковых взаимодействиях объясняют различия в мозге и поведении.
В предыдущем исследовании, опубликованном доктором Листоном и его коллегами в Nature Medicine в 2017 году, использовались аналогичные методы машинного обучения для выявления четырех биологически различных подтипов депрессии, и последующая работа показала, что эти подгруппы по-разному реагируют на различные методы лечения депрессии.
Основываясь на этом успехе, команда решила определить, существуют ли похожие подгруппы среди людей с аутизмом и лежат ли в их основе разные генные пути. Она объяснила, что аутизм — это в высшей степени наследуемое состояние, связанное с сотнями генов, которое имеет разнообразные проявления и ограниченные терапевтические возможности. Чтобы исследовать это, доктор Бух впервые применил новый анализ для интеграции данных нейровизуализации с данными об экспрессии генов и протеомикой, представляя их в лаборатории и позволяя тестировать и разрабатывать гипотезы о том, как варианты риска взаимодействуют в подгруппах аутизма.
Доктор Бух отметил, что до недавнего времени не было достаточно больших коллекций данных функциональной магнитно-резонансной томографии людей с аутизмом для проведения крупномасштабных исследований машинного обучения. Но большой набор данных, созданный и предоставленный доктором Адрианой Ди Мартино, директором по исследованиям Центра аутизма в Институте детского разума, а также другими коллегами по всей стране, предоставил большой набор данных, необходимый для исследования.
Эти достижения позволили команде выявить четыре клинически различные группы людей с аутизмом. Две группы имели вербальный интеллект выше среднего. У одной группы также был серьезный дефицит социального общения, но менее повторяющееся поведение, в то время как у другой было более повторяющееся поведение и меньше социальных нарушений. Связи между частями мозга, которые обрабатывают визуальную информацию и помогают мозгу идентифицировать наиболее важную поступающую информацию, были гиперактивны в подгруппе с более выраженными социальными нарушениями. Эти же связи были слабыми в группе с более повторяющимся поведением.
Две другие группы имели серьезные социальные нарушения и повторяющееся поведение, но обладали вербальными способностями на противоположных концах спектра. Несмотря на некоторое сходство в поведении, исследователи обнаружили совершенно разные паттерны мозговых связей в этих двух подгруппах.
Команда проанализировала экспрессию генов, которая объясняет атипичные мозговые связи, присутствующие в каждой подгруппе, чтобы лучше понять, что вызывает различия, и обнаружила, что многие гены ранее были связаны с аутизмом. Они также проанализировали сетевые взаимодействия между белками, связанными с атипичными связями мозга, и искали белки, которые могли бы служить концентраторами. Окситоцин, белок, ранее связанный с положительными социальными взаимодействиями, был узловым белком в подгруппе людей с более выраженными социальными нарушениями, но относительно ограниченным повторяющимся поведением. По словам доктора Буха, исследования, посвященные использованию интраназального окситоцина в качестве терапии для людей с аутизмом, дали смешанные результаты. Она сказала, что было бы интересно проверить, является ли терапия окситоцином более эффективной в этой подгруппе.
Команда подтвердила свои результаты на втором наборе данных о людях, обнаружив те же четыре подгруппы. В качестве окончательной проверки результатов группы доктор Бух провела непредвзятый анализ биомедицинской литературы, который она разработала и показала, что другие исследования независимо связали гены, связанные с аутизмом, с теми же поведенческими чертами, которые характерны для подгрупп.
Затем команда изучит эти подгруппы и потенциальные методы лечения мышей, нацеленные на подгруппы. Также ведется сотрудничество с несколькими другими исследовательскими группами, имеющими большие наборы данных о людях. Команда также работает над дальнейшим усовершенствованием своих методов машинного обучения.