RNR atlieka daugybę biologinių pareigų – nuo genetinės informacijos pateikimo iki baltymų gamybos. Tačiau RNR taip pat pašalinama iš ląstelių per ląstelių mirtį arba aktyvų išsiskyrimą ir tada gali patekti į kraujo plazmą.
Kornelio vadovaujamas bendradarbiavimas sukūrė mašininio mokymosi modelius, kurie naudoja šiuos be ląstelių molekulinės RNR nuosėdas, kad diagnozuotų vaikų uždegimines ligas, kurias sunku atskirti. Diagnostikos įrankis gali tiksliai nustatyti, ar pacientas neserga Kawasaki liga (KD), vaikų daugiasisteminiu uždegiminiu sindromu (MIS-C), virusine ar bakterine infekcija, tuo pat metu stebint paciento organų sveikatą.
Straipsnis publikuojamas žurnale Nacionalinės mokslų akademijos darbai.
Uždegiminės ligos kelia ypatingą grėsmę vaikams, nes simptomai, tokie kaip karščiavimas ir bėrimas, yra bendri, o pacientams dažnai nustatoma klaidinga diagnozė. Jei netinkamai gydoma, MIS-C gali sukelti širdies, plaučių, smegenų ir kitų organų patinimą. Panašiai KD – pagrindinė vaikų įgytos širdies ligos priežastis – gali sukelti širdies aneurizmą ir širdies priepuolį. Ląstelių neturintis RNR testas būtų pirmoji molekulinės diagnostikos priemonė, kurią gydytojai gali panaudoti, kad gautų šias uždegimines ligas itin svarbioje ankstyvoje vaikų stadijoje.
Cornell komandai vadovavo Iwijn De Vlaminck, biomedicinos inžinerijos docentas ir vienas iš vyresniųjų šio straipsnio autorių. Pagrindinis autorius yra Conoras Loy'us, šiuo metu „Ignite Fellow for New Ventures“.
Išvados buvo gautos iš ankstesnio bendradarbiavimo, kuris prasidėjo prieš ketverius metus ir naudojo naujos kartos seką, kad būtų apibūdinti sunkūs vaikų COVID-19 ir MIS-C atvejai, kurie išaugo per pandemiją.
Iš pradžių De Vlaminckas ir Loy'us daugiausia dėmesio skyrė galimybėms panaudoti DNR be ląstelių ligoms tirti, tačiau jie vis labiau domėjosi RNR be ląstelių, nes joje pateikiama daug informacijos. Nors buvo įrodyta, kad RNR be ląstelių yra veiksmingas nėštumo ir vėžio biomarkeris, ji nėra taip gerai ištirta kaip DNR be ląstelių.
„Kai analizuojate RNR plazmoje, žiūrite į RNR iš mirštančių ląstelių, taip pat į RNR, kuri buvo išleista iš ląstelių bet kurioje kūno vietoje”, – sakė Loy'us. „Tai suteikia jums didžiulį pranašumą. Esant uždegiminėms sąlygoms, daug ląstelių miršta. Kai kuriais atvejais ląstelės sprogsta ir jų RNR patenka į plazmą. Išskyrę tą RNR ir nustatę jos seką, galime atrasti ligos ir atkūrimo biologinius žymenis. iš kur ateina RNR, kad būtų galima išmatuoti ląstelių mirtį.
Bendradarbiai ištyrė 370 plazmos mėginių iš vaikų, sergančių įvairiomis uždegiminėmis ligomis. Komanda pavertė RNR į DNR, tada atliko DNR seką, kuri išanalizavo baltymus koduojančias genomo sritis. Loy praleido metus eksperimentuodamas su mašininio mokymosi algoritmais, kad rastų ligos požymius mėginiuose, iš esmės sukurdamas įvairių įrankių, skirtų RNR be ląstelių prasmę, vamzdyną.
Be tikslaus diagnozės modelio sukūrimo, tyrėjai taip pat parodė, kad be ląstelių RNR seka gali būti naudojama tam tikrų audinių ir organų, įskaitant kepenis, širdį, endotelį, nervų sistemą ir viršutinius kvėpavimo takus, sužalojimui įvertinti.
„Manau, kad daug naujovių ir techninių naujovių, inžinerijos, yra duomenų analizėje”, – sakė De Vlaminckas. „Galime kiekybiškai įvertinti, kiek RNR gaunama iš skirtingų organų; kiek iš kepenų ar kraujagyslių sistemos epitelio ląstelių. Kiekybiškai įvertinę šaltinius, taip pat galime sužinoti apie sužalojimo procesus, kurie greičiausiai yra imuniniai. susijęs, bet vyksta kraujagysliniuose audiniuose.
Tuo pačiu metu daug apie RNR be ląstelių vis dar nežinoma.
„Mes parodome, kad RNR be ląstelių yra naudinga, bet dabar jaučiamės įpareigoti taip pat šiek tiek daugiau suprasti molekulių kilmės biologiją ir galbūt dar svarbiau, kodėl galima atkurti jas iš plazmos ir kodėl jos. yra stabilūs plazmoje“, – sakė De Vlaminckas. „Taip yra todėl, kad jie yra apsaugoti. Manome, kad mes taip pat pradėjome tai spręsti.”