Biomarkery są narzędziem diagnostycznym, które odgrywa coraz większą rolę w badaniach nad zaburzeniami psychicznymi. Naukowcy opisali potencjalne biomarkery różnych zaburzeń psychicznych. Wśród nich znalazły się schizofrenia, ASD, zaburzenia lękowe, PTSD, depresja czy ChAD.
Co to są biomarkery?
Biomarkery stanowią nieinwazyjne narzędzia diagnostyczne. Pozwalają mierzyć różne parametry fizjologiczne i biochemiczne w organizmie, np. poziom hormonów, enzymów, białek lub zmiany w obrazach mózgu. Dzięki swoim zdolnościom, biomarkery mogą pomagać w diagnozowaniu, leczeniu i monitorowaniu różnych chorób. W przypadku zaburzeń psychicznych biomarkery odgrywają istotną rolę w badaniach nad nowymi lekami i ich wpływem na organizm. Pozwalają zbadać skuteczność i bezpieczność stosowania leczenia w konkretnych przypadkach klinicznych.
W niedawnych badaniach zidentyfikowano wiele pretendentów na biomarkery różnych zaburzeń psychicznych.
Biomarkery zaburzeń psychicznych
W niedawnym artykule pt. “Candidate biomarkers in psychiatric disorders: state of the field” naukowcy opisali i omówili zidentyfikowane, potencjalne biomarkery różnych zaburzeń psychicznych. Wśród nich znalazły się badania uzyteczności markerów w takich zaburzeniach, jak spektrum autyzmu, schizofrenia, zaburzenia lękowe i zespołu stresu pourazowego, depresja, choroba afektywna dwubiegunowa oraz zaburzenia związane z używaniem substancji psychoaktywnych.
Analizując badania dotyczące biomarkerów, interesowała ich wiarygodność diagnostyczna, replikowalność i użyteczność kliniczna. Badacze zwrócili uwagę na postęp w identyfikowaniu kandydatów na biomarkery.
Wybrane biomarkery w psychiatrii
Spektrum autyzmu
ASD a markery ośrodkowego układu nerwowego – zmniejszona objętość ciała migdałowatego i wzrost objętości płata czołowego; zmiany w grubości istoty szarek i ilości połączeń w istocie białej – szczególnie w okresie 6-24 miesięcy, zwiększona objętość płynu pozakomórkowego, potencjały zdarzeniowe (ERP).
Markery genetyczne, w tym mutacje w genach związanych z rozwojem mózgu i komunikacją neuronalną; pojedyncze warianty nukleotydowe (SNVs) i małe insercje lub delecje (indels); rzadkie dziedziczone SNVs i CNVs, białko FMRP. Pierwsze pięć zidentyfikowanych w badaniach asocjacyjnych genomu całego (GWAS), poligeniczne wyniki ryzyka (PRS), warianty genetyczne wpływające na ścieżkę sygnałową, np. na hamowanie sygnałowania mTor w stwardnieniu guzowatym i zespole hamartoma PTEN.
Schizofrenia
Markery podatności na przemianę w psychozę takie jak – objętość istoty szarej, glutaminian w prążkowiu, badany za pomocą spektroskopii rezonansu magnetycznego (MRS).
Marker dojrzałości neuroanatomicznej “brain-age-gap”MMN (Mismatch Negativity) na podstawie EEG; wskaźniki łączności cerebello-talamo-kortykalnej – mierzone za pomocą fMRI w stanie spoczynku; model MRI o objętości z PRONIA.
Marker wieku mózgu NAPLS2, nadmiar dopaminy w prążkowiu – mierzony za pomocą PET; pochłanianie [F]DOPA w prążkowiu, MRI czułe na neuromelaninę.
Markery genetyczne, w tym mutacje w genach związanych z ryzykiem zachorowania na schizofrenię i regulacją sygnałów dopaminergicznych.
Markery molekularne takie jak białka związane z systemem odpornościowym i procesami zapalnymi.
Zaburzenia lękowe i PTS
Markery obrazowania mózgu – zmieniona aktywacja mózgu w odpowiedzi na słowa lub obrazy związane z lękiem lub strachem, obserwowana jest “sieci strachu”, która obejmuje zarówno zwiększoną, jak i zmniejszoną aktywność związaną z kontrolą hamującą w korze przedczołowej oraz w korze przedczołowej bocznej, grzbietowej i brzusznej. Zwiększona aktywność w strukturach limbicznych, takich jak ciało migdałowate, wyspa, kora obręczy, prążek krańcowy (BNST) i prążkowie, zwiększona reaktywność ciała migdałowatego na negatywne bodźce emocjonalne.
Markery genetyczne, w tym zmiany w ekspresji genów związanych z wymianą jonów w mózgu i regulacją stresu, warianty genów COMT, NPSR1, TPH1, HTR2A i MAOA – patogeneza paniki; warianty genów OXTR, SLC6A4, MAOA i HTR1A – fenotypy lękowe, pojedyncze polimorfizmy nukleotydowe (SNP); wariant genu NPSR1, zmienione wzorce metylacji DNA w genach MAOA, OXTR, BDNF, NET, GAD1, CRHR1 i NR3C1.
W PTSD pojedyncze polimorfizmy nukleotydowe (SNP); wyniki PRS (poligeniczne wyniki ryzyka).
Markery molekularne takie jak białka związane z regulacją sygnałów pobudzenia w mózgu i osi podwzgórze-przysadka-nadnercza.
Markery obwodowe – zmienność rytmu serca i oddechu, cztery miejsca metylacji – w genie AHRR, sygnatury transkryptomiczne.
Depresja i choroba afektywna dwubiegunowa (ChAD)
Markery genetyczne, w tym zmiany w ekspresji genów związanych z funkcjonowaniem mózgu i regulacją nastroju; poziomy białka synaptycznego lub mRNA, sygnatury transkrypcyjne w MDD – względem płci.
Markery molekularne takie jak białka związane z regulacją kanałów jonowych i neurotransmisji.
Neuroobrazowanie – zmniejszona objętość hipokampa i czołowej części płata mózgu, zmniejszona objętość hipokampa, niższa grubość kory w wielu regionach i zmiany w istocie białej, dysfunkcja przedczołowa; zwiększona aktywacja w regionach limbicznych (kora obręczy i ciała migdałowatego); zaangażowanie systemów neurotransmiterów aminokwasowych, w tym GABA i glutaminianu, zmniejszone stężenia glutationu.
SUD, czyli zaburzenia związane z używaniem substancji
Markery podatności – stłumiona aktywność korowo-orbitofrontalnej, większy zakręt obręczy, zwiększona aktywacja fMRI podczas informacji zwrotnej o nagrodzie w regionach przedczołowych i prążkowia brzusznego; zmienione wzorce neuronalne podczas inhibicji odpowiedzi, zwiększona początkowa aktywacja fMRI do straty w lewym prążkowiu grzbietowym (putamen).
Markery genetyczne – w tym mutacje w genach związanych z podatnością na uzależnienie i metabolizmem substancji.
Markery nawrotu i abstynencji – reaktywność na bodźce: aktywacja w prążkowiu brzusznym podczas oglądania obrazów alkoholu w porównaniu do neutralnych obrazów; zmniejszona funkcjonalna łączność w stanie spoczynku w obrębie sieci kontroli wykonawczej, a także między sieciami kontroli wykonawczej i znaczenia, zwiększona objętość istoty szarej w wielu regionach korowych, obejmujących płaty czołowe, skroniowe, ciemieniowe i potyliczne, a także wzrosty objętościowe w wyspie, móżdżku, hipokampie i wzgórzu. Zwiększenie aktywacji śródmózgowia podczas nagradzanego zadania, wzrost aktywności w prążkowiu brzusznym, aktywacja fMRI wyspy podczas ryzykownego podejmowania decyzji.
Biomarkery w diagnostyce psychiatrycznej – jak wygląda przyszłość?
Przegląd potencjalnych biomarkerów służących do przewidywania diagnozy i reakcji na leczenie w przypadku ASD, schizofrenii, zaburzeń lękowych i PTSD, ChAD, depresji, SUD, obejmujący fenotypy genetyczne, molekularne, neuroobrazowe i/lub obwodowe, ujawnia, że większość z nich znajduje się na bardzo wczesnym etapie rozwoju i walidacji, a zatem ocena ich przydatności klinicznej jest przedwczesna.
Aktualnie biomarkery nie są jeszcze powszechnie używane w praktyce klinicznej do diagnozowania zaburzeń psychiatrycznych. Ich zastosowanie jest wciąż w fazie badań i walidacji. Jednakże, ze względu na rosnącą liczbę badań nad biomarkerami oraz ich obiecujące wyniki, można oczekiwać, że w przyszłości biomarkery staną się powszechniejsze w diagnostyce i leczeniu zaburzeń psychicznych.
