Un instrument open source facilitează reanaliza automată a datelor pentru identificarea bolilor rare
Un nou instrument open-source, creat pentru reanaliza riguroasă a datelor genomice, s-a dovedit foarte eficient în detectarea unor noi diagnostice pentru boli rare.
Această unealtă are capacitatea de a reexamina frecvent și automat datele ADN stocate, asigurând răspunsuri mai rapide pentru sute de familii.
Cercetările de vârf au demonstrat că Talos, dezvoltat și validat de cercetători din Australia și SUA, a reușit să identifice diagnostice pentru boli rare la scară largă, rapid și la un cost redus, abordând astfel un blocaj major.
Rezultatele, publicate în Nature Medicine, arată că instrumentul a fost remarcabil de eficient, identificând noi diagnostice genetice în peste 200 de pacienți unde testele genomice nu reușiseră să găsească cauza condiției lor. Aceste rezultate pregătesc terenul pentru abordări bazate pe AI în acest domeniu în expansiune rapidă al medicinei genomice.
Cercetarea a fost condusă de Murdoch Children’s Research Institute (MCRI) și Victorian Clinical Genetics Services (VCGS), în colaborare cu Centre for Population Genomics (o inițiativă comună între MCRI și Garvan Institute of Medical Research), Broad Institute de la MIT și Harvard și Microsoft Research.
Profesorul Zornitza Stark de la MCRI a declarat că Talos va transforma rezultatele pentru pacienții și familiile afectate de boli rare.
În Australia, condițiile genetice, precum distrofia musculară, afectează mai mult de una din 17 persoane.
Profesorul Stark a menționat că, deși testarea genomică a revoluționat diagnosticul bolilor rare, mai mult de jumătate dintre pacienți rămân nediagnosticați după testul inițial.
Deosebit de diferit față de majoritatea investigațiilor medicale, datele genomice pot fi stocate pe termen lung și reanalizate pe măsură ce cunoștințele avansează. Totuși, reanaliza manuală este laborioasă, costisitoare și dificil de implementat la scară largă, ceea ce înseamnă că puțini pacienți beneficiază în prezent.
Am dezvoltat Talos pentru a depăși aceste obstacole prin automatizarea procesului de reanaliză. Instrumentul integrează actualizări lunare cu privire la noi cunoștințe despre gene și variante și rolul lor în boli, semnalizând automat doar diagnosticele potențiale noi. Acest lucru permite procesarea reanalizelor la mii de pacienți și efectuarea lor frecventă.
Cercetătorii au validat mai întâi Talos folosind două cohorte de pacienți cu boli rare, implicând 1.089 de pacienți din Statele Unite și Australia. Talos a identificat cu succes aproximativ 90% dintre diagnosticele deja cunoscute, returnând în medie doar 1,3 variante candidate pe familie, demonstrând o rată de eficiență ridicată.
Kaitlin Samocha, membru asociat al Broad Institute și profesor asistent la Center for Genomic Medicine de la Massachusetts General Hospital și Harvard Medical School, a afirmat: „Pe măsură ce secvențierea genetică devine o parte standard a îngrijirii medicale, stocarea familiilor nediagnosticate crește rapid. Am conceput Talos pentru a returna doar câteva variante pe pacient, reducând blocajul analitic și accelerând timpul până la diagnostic.”
În cadrul studiului, echipa a testat apoi Talos într-o cohortă de 4.735 de copii și adulți cu boli rare. Familiile fuseseră supuse anterior testării genomice fie prin Australian Genomics, fie prin VCGS, dar diagnosticul rămânea o enigmă. Talos a identificat 241 de diagnostice noi, oferind un randament diagnostic suplimentar de 5,1% într-o gamă largă de condiții, inclusiv tulburări neurodezvoltamentale, cardiace și renale.
Mai mult de jumătate dintre diagnosticele suplimentare au rezultat din progresele în cunoștințele științifice. Timpul mediu necesar pentru ca Talos să facă un diagnostic nou, odată ce cunoștințele suplimentare au devenit publice, a fost de 32 de zile, unele diagnostice fiind realizate în doar o zi. Costul estimat a fost de mai puțin de 12 USD pentru a rula fluxul de lucru inițial pe fiecare 1.000 de genomuri și apoi mai puțin de 2 USD pe an pentru a efectua reanaliza lunar.
Studiul a evidențiat faptul că noile diagnostice au avut deja un impact mai larg asupra familiilor. Testări suplimentare au fost efectuate deja pentru mai mult de 50 de membri ai familiei, informând supravegherea, tratamentul și luarea deciziilor reproductive, în special pentru condițiile cardiace ereditare.
Profesorul Daniel MacArthur, director al Centre for Population Genomics, a subliniat faptul că descoperirile evidențiază ritmul rapid al descoperirilor genomice și importanța reanalizei sistematice.
„În fiecare an, sute de asocieri gene-boală și mii de interpretări de variante noi sunt publicate”, a spus el. „Reanaliza automată ne permite să traducem acele cunoștințe în beneficii clinice reale pentru familii mult mai repede decât modelele tradiționale.”
Lucrările realizate stabilesc, de asemenea, fundamentele integrării instrumentelor de inteligență artificială în diagnosticarea condițiilor genetice, un obiectiv al noului consorțiu Australian Alliance for Secure Genomics and AI in Rare Disease (AASGARD), condus de profesorul MacArthur și echipa sa.
Jeremiah Wander de la Microsoft Research a declarat: „Talos este open-source, audibil și proiectat pentru a funcționa pe infrastructuri de calcul standard, cu costuri reduse pe termen lung atunci când este implementat la scară.”
Annabelle, o fetiță de 5 ani, suferă de sindromul ReNU, o boală genetică rară care cauzează dizabilități intelectuale și fizice severe. Ea este nevăzătoare, non-verbală și are întârzieri semnificative în dezvoltare. Până acum un an, a avut și crize frecvente.
Kiera a spus că nu au existat semne înainte de naștere că Annabelle va avea provocări de sănătate pe viață.
„În termen de 24 de ore de la naștere, Annabelle a fost dusă la Unitatea de Terapie Intensivă a Spitalului Royal Children’s”, a spus ea.
„Annabelle nu putea să respire sau să mănânce singură și, fără medicina modernă, ar fi murit. A durat șase săptămâni pentru ca medicii să o stabilizeze înainte să o putem aduce acasă. La acel moment, nu aveam răspunsuri, cu excepția suspiciunii că ar avea o condiție genetică nediagnosticată.”
Annabelle a fost înscrisă în studiul Acute Care Genomics, condus de MCRI și VCGS, care oferă teste genomice ultra-rapide pentru nou-născuții criticați cu condiții genetice suspectate.
Datele ei genomice au fost păstrate și reanalizate ani mai târziu folosind Talos. Sindromul ReNU a fost identificat în 2025, iar în scurt timp, Annabelle a primit un diagnostic datorită acestui instrument.
„A avea un copil grav bolnav este extraordinar de copleșitor și traumatizant”, a spus Kiera. „Un diagnostic ajută la oferirea unui cadru în mijlocul haosului și incertitudinii. De asemenea, înseamnă că nu ești lăsat să te învinuiești pentru ceva ce s-a întâmplat complet întâmplător.”
Kiera a afirmat că Talos va as
