การวิเคราะห์รูปแบบการแสดงออกของโปรตีโอมและอินเทอแรกโตมเพื่อค้นหาสารบ่งชี้สำหรับโรคออทิซึมสเปกตรัม

Abstract

ในปัจจุบัน ออทิซึมสเปกตรัม (Autism spectrum disorder, ASD) ยังคงเป็นโรคที่ยังคงไม่ทราบกลไกระดับโมเลกุล แน่ชัด ยีนและโปรตีนที่เคยมีการรายงานการแสดงออกผิดปกติไปในผู้ป่วยออทิซึมสเปกตรัมมีความสามารถในการทำซ้ำ (Reproducibility) ต่ำหรืออาจไม่มีเลย ซึ่งน่าจะมาจากความหลากหลายของอาการแสดงของผู้ป่วย จากการศึกษาล่าสุด แสดงให้เห็นว่าการจัดกลุ่มออทิซึมสเปกตรัมออกเป็นกลุ่มย่อยตามความรุนแรงของลักษณะทางคลินิกสามารถช่วยในการระบุยีนและกลไกที่ผิดปกติไปในกลุ่มย่อยของผู้ป่วย อย่างไรก็ตาม การแบ่งกลุ่มผู้ป่วยเป็นกลุ่มย่อยตามความรุนแรงของลักษณะทางคลินิกใน ออทิซึมสเปกตรัมยังไม่มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการค้นหาโปรตีน Biomarker ที่เกี่ยวข้องกับออทิซึมสเปกตรัม ในการศึกษาครั้งนี้ ผู้วิจัยทำการวิเคราะห์โดยการแบ่งกลุ่มผู้ป่วยจำนวน 85 รายออกเป็นกลุ่มย่อยทางคลินิกตามคะแนน ADI-R และทำการวิเคราะห์รูปแบบการแสดงออกของยีนในออทิซึมสเปกตรัมในแต่ละกลุ่มย่อยเปรียบเทียบกับกลุ่มควบคุมคนปกติที่อายุใกล้เคียงกันและเพศเดียวกันกับผู้ป่วย (Sex/age-matched control) ซึ่งสามารถระบุยีนที่มีการแสดงออกผิดปกติ (Differentially expressed genes, DEGs) ในออทิซึมสเปกตรัม นอกจากนี้ ผู้วิจัยได้ทำการวิเคราะห์รูปแบบการแสดงออกของโปรตีโอมจากเซลล์ไลน์เม็ดเลือดขาว (Lymphoblastoid cell lines,LCLs) ด้วยเทคนิค Two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis (2D-PAGE) ร่วมกับ Nano-liquid chromatography-tandem mass spectrometry (Nano-LC-MS/MS) รายชื่อของโปรตีนที่มีการแสดงออกผิดปกติไปอย่างมีนัยสำคัญที่ได้จากการวิเคราะห์ถูกนำมาเปรียบเทียบกับ DEGs และผลการวิเคราะห์ Meta-analysis ของโปรตีนและโปรตีโอมในการศึกษาก่อนหน้า หน้าที่ทางพยาธิสภาพที่มีความเกี่ยวข้องกับโปรตีนถูกวิเคราะห์โดยโปรแกรม Ingenuity Pathway Analysis (IPA) และได้ทำการคัดเลือกโปรตีนที่น่าสนใจมาทำการตรวจสอบโดยใช้ Western blot analysis จากการศึกษาครั้งนี้พบว่าผลการวิเคราะห์การแบ่งกลุ่มผู้ป่วยออกเป็นกลุ่มย่อยทางคลินิกตามคะแนน ADI-R สามารถแบ่งผู้ป่วยออกเป็น 4 กลุ่มย่อย ซึ่งพบว่าหนึ่งในกลุ่มนั้น เป็นกลุ่มออทิซึมสเปกตรัมที่มีความบกพร่องทางภาษารุนแรง จากผลวิเคราะห์รูปแบบ ทรานสคริปโตมของเซลล์ไลน์เม็ดเลือดขาว พบว่ามีจุดโปรตีนจำนวน 82 จุดที่มีการแสดงออกผิดปกติไปอย่างมีนัยสำคัญในกลุ่มออทิซึมสเปกตรัมที่มีความบกพร่องทางภาษารุนแรง และได้ทำการคัดเลือก 18 จุดโปรตีนจากทั้งหมดมาวิเคราะห์ชนิดของโปรตีนโดยเทคนิค Nano-LC-MS/MS ซึ่งพบว่ามีความเกี่ยวข้องกับการทำงานของระบบประสาทและกระบวนการอักเสบ จากการศึกษานี้พบว่าจากโปรตีนทั้งหมด การแสดงออกของ Isocitrate dehydrogenase (IDH2) และ Diazepam binding inhibitor (DBI) ลดลงในออทิซึมสเปกตรัม ซึ่งโปรตีนเหล่านี้ยังพบการแสดงออกผิดปกติในการวิเคราะห์ Meta-analysis ของทรานสคริปโตมและโปรตีโอมร่วมด้วย การแบ่งกลุ่มออทิซึมสเปกตรัมออกเป็นกลุ่มย่อยทางคลินิกตามด้วยการวิเคราะห์ทรานสคริปโตมและโปรตีโอมแบบบูรณาการร่วมกัน ทำให้การศึกษานี้สามารถระบุโปรตีนที่มีการแสดงออกผิดปกติไปอย่างมีนัยสำคัญในกลุ่มย่อยของออทิซึมสเปกตรัมที่มีความบกพร่องทางภาษาอย่างรุนแรง ซึ่งโปรตีนเหล่านี้อาจทำหน้าที่เป็นตัวแทนในการช่วยระบุกลไกทางโมเลกุลของออทิซึมสเปกตรัมในอนาคต ตลอดจน อาจพัฒนาไปเป็น Biomarker ที่ในการศึกษาที่เกี่ยวข้องกับออทิซึมสเปกตรัมต่อไป