Обнаружение и валидация биомаркеров периодонтита

Пародонтит является серьёзной проблемой общественного здравоохранения в Китае: он является причиной потери жевательной функции у 60 миллионов пожилых людей, а 400–500 миллионов взрослых находятся на той же траектории развития заболевания. Кроме того, гингивит и пародонтит на ранней стадии широко распространены во всех возрастных группах. Исследование глобального бремени болезней The Lancet 2021 года даёт тревожные прогнозы для стоматологического здоровья Китая: к 2050 году ожидается увеличение распространённости пародонтита на поздней стадии на 47,8% и увеличение полной потери зубов на 217%. Эти цифры не могут быть обработаны китайской системой здравоохранения, если не будет реализован ряд скоординированных действий: i) санитарное просвещение, пропагандирующее гигиену полости рта в школах и на рабочих местах; ii) эффективные стратегии самодиагностики на основе искусственного интеллекта и точное выявление лиц с высоким риском; iii) эффективные методы лечения; и iv) реорганизация системы здравоохранения.

Мы разработали, запатентовали и проверили скрининговый тест на основе искусственного интеллекта для самодиагностики среди населения в целом через приложение. Он основан на нескольких проверенных вопросах и выполнении иммунохроматографического анализа для обнаружения активированной матриксной металлопротеиназы 8 (aMMP8). Алгоритм позволяет точно самостоятельно обнаружить тяжёлый пародонтит. Однако система не может идентифицировать лиц без клинически явного пародонтита (лиц с поверхностным воспалением, соответствующим гингивиту и начальному пародонтиту), у которых разовьётся заболевание, и которые, следовательно, должны быть целью ранних вмешательств. Это ограничение связано с недостаточным знанием процесса, который превращает поверхностное воспаление (гингивит) в пародонтит. Это ограничение очевидно в недавно опубликованных результатах диагностического исследования, спонсируемого NIH (Национальными институтами здоровья США), по выявлению биомаркеров начала пародонтита (и прогрессирования). В своём исследовании Телес и др. (2024) показывают, что почти 24% пациентов с гингивитом прогрессируют до пародонтита в течение 12 месяцев, но не смогли идентифицировать слюнные или сывороточные биомаркеры. Аналогично, наше недавно завершённое исследование (Ли и др., в подготовке) также не выявило высокоточных биомаркеров для начала и прогрессирования заболевания. Важно отметить, что американское и наше исследование тестировали предполагаемые биомаркеры, идентифицированные на основе текущих грубых знаний о процессе заболевания. Пробелы в фундаментальных знаниях теперь очевидны и ограничивают нашу способность раннего выявления пародонтита. Кроме того, текущая грубая дифференциальная диагностика, основанная на клиническом осмотре с помощью пародонтального зонда с миллиметровыми отметками, не может точно отличить гингивит от пародонтита на ранней стадии, что осложняет определение истинного состояния (золотого стандарта).

В настоящем исследовании мы предлагаем реализовать мульти-омиксный подход, чтобы проверить возможность разделения смешанной популяции клинически неразличимых случаев гингивита и пародонтита I стадии на два или более кластера. На этой фазе открытия биомаркеров мы планируем использовать несколько современных методов: i) протеомику лазерной сканирующей микродиссекции биоптатов тканей, ii) традиционную слюнную протеомику, iii) транскриптомику биоптатов тканей и iv) shotgun-анализ микробиома. Методы будут применяться в агностическом подходе для проверки следующих гипотез:

1. Возможно идентифицировать два или более кластера субъектов из смешанной популяции пациентов с гингивитом и пародонтитом I стадии.
2. Кластеры различаются на основе биомаркеров, полученных от хозяина, и/или факторов микробиома, а также риска прогрессирования до пародонтита.
3. Пути биомаркеров и факторы вирулентности микробов среди субъектов, идентифицированных в соответствии с различными подходами, используемыми для изучения биологии заболевания, в целом согласуются.
4. Возможно идентифицировать ограниченный набор биомаркеров, которые можно использовать для прогнозирования начала пародонтита и, таким образом, нацелить ранние вмешательства на эту группу высокого риска.