利用DNA分析来诊断心脏病的亚型

　　

                 

这张电脑增强的图像显示了染色质的相互作用链——DNA的密集包装结构。UTSW的新研究表明，一种机器学习程序可以通过分析心脏细胞内DNA分子如何组织成染色质来诊断心脏病的亚型。资料来源:Horng Ou, Sebastien Phan, Mark Ellisman, Clodagh O’shea, Salk研究所，La Jolla, CA(通过NIH)。

人类心脏是一个复杂的器官，就像一辆汽车开始溅射一样，它的功能会因各种原因而恶化。心肌病——任何导致心肌供血效率降低的疾病——都可能是由血管堵塞、肌肉增厚或心腔增大等原因引起的。对于临床医生来说，鉴别和正确诊断这些类型的疾病可能是困难的。

         

Nikhil Munshi，医学博士，博士，内科学副教授

现在，德克萨斯大学西南分校的一个由临床医生和研究人员组成的跨学科团队已经证明，通过分析心脏细胞内的DNA分子如何组织成染色质(DNA的密集包装结构)，可以准确地诊断出某些亚型的心肌病。染色质的变化会影响细胞中活跃的基因，从而影响心脏功能。

“能够更好地诊断心肌病不仅对指导治疗有重要意义，而且对告知患者预后也有重要意义，”心脏病学家Nikhil Munshi说，他是德克萨斯大学西南医学院的内科副教授，也是发表在《循环》杂志上的新研究的共同资深作者。

当某人出现心脏疾病的症状，如呼吸短促、头晕或腿和脚肿胀时，医生通常会使用超声心动图等工具分析他们的心脏，以衡量心脏肌肉和瓣膜的工作情况。如果他们怀疑有堵塞，他们会求助于冠状动脉血管造影，其中染料有助于可视化血液如何流经心脏。研究结果有助于指导从药物到心脏支架的治疗方式对任何给定的患者都是最好的。

然而，大约四分之一的情况下，心脏病学家无法确定心肌病的任何具体潜在原因。此外，对心脏病患者的尸检显示，医生经常误诊心肌病的亚型。

Munshi博士与德克萨斯大学西南外科医生、移植心脏病学家和生殖生物学科学Cecil H.和Ida Green中心的副教授Gary Hon博士合作，分析了15名心肌病患者和6名健康人的左心室细胞。由于心脏活组织检查不是针对心肌病的常规检查，研究人员使用的样本来自接受心脏移植或肌肉切除(手术切除肌肉组织)的患者和健康供体心脏。

他们使用机器学习的方法来分析每个患者细胞中的成千上万个染色质切片，并找出患有三种亚型心肌病的患者之间的区别——肥厚型心肌病(由左心室壁增厚引起)、缺血性心肌病(由冠状动脉阻塞引起)和非缺血性心肌病(由左心室增大而没有潜在结构变化引起)。机器学习程序能够识别每个患者组中染色质的不同特征。

“染色质就像一个细胞状态的非常独特的指纹，这是一个原则性的证明研究，表明我们确实可以训练一个算法来区分不同患者群体的这些指纹。”

为了测试该项目的有效性，研究人员将其用于三个未包含在原始样本中的新患者样本。该程序正确地识别了每个患者的心肌病类型，并显示在心肌病治疗后染色质模式发生了变化。

研究人员说，由于心脏活组织检查目前不是心肌病患者的标准治疗方法，目前还没有将新数据应用于临床的直接途径。然而，如果染色质模式能够大大改善心肌病的诊断，它可能会鼓励使用活组织检查。

“心脏活组织检查已经变得非常安全，所以如果我们能证明有一个真正好的理由开始做更多的常规活组织检查来指导治疗，它们可能会变得更常规，”Munshi博士说。