Опираясь на методы газовой хроматографии, масс-спектрометрии и нейросети, китайские ученые разработали инструмент ранней диагностики болезни Паркинсона. В отличие от существующих способов скрининга, он дешевле и, судя по всему, эффективнее, поскольку смог выявить патологию с высокой точностью.
Болезнь Паркинсона — второе (после болезни Альцгеймера) по распространенности сложное прогрессирующее нейродегенеративное заболевание. Для эффективного лечения пациентов критически важно выявить эту болезнь на ранней стадии, однако симптомы на начальном этапе могут быть неспецифическими, что затрудняет диагностику. Кроме того, современные тесты, такие как клинические оценочные шкалы и нейровизуализация, могут быть субъективными и дорогостоящими.
Предыдущие исследования показали, что изменения в составе кожного сала человека позволяют точно выяснить, есть ли у него эта болезнь или нет. При патологии маслянистые жировые вещества, выделяемые сальными железами, могут специфически пахнуть при прогрессировании болезни, что объясняется системным воспалением. Но этот косвенный вид диагностики может быть ненадежным, потому что выработка себума, или секрета сальных желез, а также его состав могут меняться под воздействием окружающей среды, будь повышенная влажность воздуха или активное солнце.
Ученые Чжэцзянского университета (Китай) обратили внимание на то, что кожа слухового прохода защищена от внешних факторов, а значит, выявлению болезни Паркинсона по ушной сере, которая также состоит из кожного сала, ничего не мешает. Кроме того, ее легко взять на пробу для анализа.
Исследователи разработали диагностическую модель, которая анализирует летучие органические соединения из выделений из ушного канала с помощью нейросети. Для изучения образцов они использовали газовую хроматографию—масс-спектрометрию. Этот аналитический метод основан на сочетании возможностей хроматографа и масс-спектрометра, применяемых для количественного и качественного определения отдельных компонентов в сложных смесях.
Ученые рассматривали в качестве биомаркеров болезни четыре компонента (этилбензол, 4-этилтолуол, пентаналь и 2-пентадецил-1,3-диоксолан), которые должны были различить больных и здоровых людей. Мазки взяли из ушей 209 человек, у 108 из которых была диагностирована болезнь Паркинсона. Проанализировав собранные выделения, исследователи зафиксировали отличия в компонентах.
Затем разработчики метода обучили нейросеть на основе полученных данных, и модель классифицировала образцы с точностью 94,4 процента образцы ушной серы у людей с заболеванием и без него. Таким образом, скрининг прошел успешно и, при дальнейшем усовершенствовании, может использоваться как эффективный инструмент ранней диагностики болезни.
Научная работа опубликована в журнале Analytical Chemistry.