Использование средств искусственного интеллекта для молекулярного анализа профилей сенсибилизации у больных атопическим дерматитом и бронхиальной астмой

Введение. В настоящее время обсуждается многообразие характеристик, которые должны учитываться при клиническом фенотипировании аллергических заболеваний. Одной из характеристик является спектр сенсибилизации. Важным этапом стало внедрение аллергокомпонентов для выявления опосредованной реакции к специфическим иммуноглобулинам класса E.

Цель исследования – определить доминирующие фенотипы сенсибилизации у пациентов с тяжелыми атопическим дерматитом и бронхиальной астмой на основе результатов молекулярной диагностики методом ImmunoCAP Immuno Solid-phase Allergen Chip (ISAC) с использованием машинного обучения.

Материалы и методы. В исследование включены 100 пациентов, являющихся кандидатами для проведения генно-инженерной биологической терапии по поводу тяжелых бронхиальной астмы (n = 63), атопического дерматита(n=20), сочетания заболеваний(n=17). Аллергодиагностику проводили методом ImmunoCAPISAC.

Результаты. По результатам исследования выделено 6фенотипов. В 1-м фенотипе лидирующее место занимают пыльцевые молекулы (Amba1,Phlp4) и перекрестные пищевые молекулы (Mald1,Arah8,Glym4,Actd8,Prup3), среди эпидермальных молекул встречается Fel d1, среди грибковых – Asp f6. Для 2-го фенотипа характерны грибковые (Asp f6), эпидермальные (Can f1, Can f5, Can f6, Fel d1), пищевые (Gad c1) и перекрестные пищевые молекулы (Mal d1, Prup1. Ara h8, Cor a1.0401). В 3-м фенотипе отмечается сочетание ранее обозначенных молекул. В 4-м фенотипе обнаружены 3 группы аллергенов: эпидермальные(Feld1,Feld2,Canf5,Canf6,Canf3), грибковые(Asp f6)и перекрестной пищевой аллергии (Jug r3, Pru p3). В 5-м и 6-м фенотипах преобладают эпидермальные молекулы (Can f1 и Fel d1), аллергены истинной пищевой аллергии (Gad c1 и Gal d1 и Gad c1, Gal d1, Gal d3 соответственно).

Заключение. Выявленные молекулы могут быть использованы в клинической практике с целью разработки усеченных панелей аллергочипов, что сделает их доступнее.

1. Paller A.S., Spergel J.M., Mina-Osorio P., Irvine A.D. The atopic march and atopic multimorbidity: many trajectories, many pathways. J Allergy Clin Immunol 2019;143(1):46–55. DOI: 10.1016/j.jaci.2018.11.006

2. Mersha T.B., Hershey K., Gurjit K. Precision medicine in allergic disorders. In: Middleton’s allergy: principles and practice. 9th ed., vol. 2. New York: Elsevier, 2020. Pp. 1441–1450.

3. Valenta R., Duchene M., Vrtala S. et al. Recombinant allergens for immunoblot diagnosis of tree-pollen allergy. J Allergy Clin Immunol 1991;88(6):889–94. DOI:10.1016/0091-6749(91)90245-J

4. van Hage M., Hamsten C., Valenta R. ImmunoCAP assays: pros and cons in allergology. J Allergy Clin Immunol 2017;140(4):974–7. DOI: 10.1016/j.jaci.2017.05.008

5. Vaňková R., Čelakovská J., Bukač J. et al. Sensitization to molecular components in 104 atopic dermatitis patients in relation to subgroups of patients suffering from bronchial asthma and allergic rhinitis. Acta Medica (Hradec Kralove) 2020;63(4):164–75. DOI: 10.14712/18059694.2020.59

6. Venkatesan P. 2023 GINA report for asthma. Lancet Respir Med 2023;11(7):589. DOI: 10.1016/S2213-2600(23)00230-8

7. Атопический дерматит. Проект клинических рекомендаций. 2020 г. РААКИ. URL: https://raaci.ru/dat/pdf/KR/atopic_dermatitis_2020.pdf?ysclid=li7geerqe3115604531.

8. Ackermann M.R., Blömer J., Kuntze D., Sohler C. Analysis of agglomerative clustering. Algorithmica 2010;69(1):184–215. DOI:10.1007/s00453-012-9717-4

9. Ščevková J., Vašková Z., Sepšiová R. et al. Relationship between Poaceae pollen and Phl p 5 allergen concentrations and the impact of weather variables and air pollutants on their levels in the atmosphere. Heliyon 2020;6(7):e04421. DOI: 10.1016/j.heliyon.2020.e04421

10. Čelakovská J., Bukač J., Cermákova E. et al. Analysis of results of specific IgE in 100 atopic dermatitis patients with the use of multiplex examination ALEX2-Allergy Explorer. Int J Mol Sci 2021;22(10):5286. DOI: 10.3390/IJMS22105286

11. Scala E., Abeni D., Guerra E.C. et al. β-1,3-glucanase rOle e 9 and MnSOD rAsp f 6 IgE reactivity are the signature of atopic dermatitis in the Mediterranean area. Clin Exp Allergy 2020;50(4):487–98. DOI: 10.1111/cea.13555

12. Gaitanis G., Magiatis P., Hantschke M. et al. The Malassezia genus in skin and systemic diseases. Clin Microbiol Rev 2012;25(1):106–41. DOI: 10.1128/CMR.00021-11

13. Ott H., Fölster-Holst R., Merk H.F. et al. Allergen microarrays: a novel tool for high-resolution IgE profiling in adults with atopic dermatitis. Eur J Dermatol 2010;20(1):54–61. DOI: 10.1684/ejd.2010.0810

14. Aglas L., Soh W.T., Kraiem A. et al. Ligand binding of PR-10 proteins with a particular focus on the Bet v 1 allergen family. Curr Allergy Asthma Rep 2020;20(7):25. DOI: 10.1007/s11882-020-00918-4

15. Biedermann T., Winther L., Till S.J. et al. Birch pollen allergy in Europe. Allergy 2019;74(7):1237–48. DOI: 10.1111/all.13758

16. Iweala O.I., Choudhary S.K., Commins S.P. Food allergy. Curr Gastroenterol Rep 2018;20(5):17. DOI: 10.1007/s11894-018-0624-y

17. Warren C.M., Jiang J., Gupta R.S. Epidemiology and burden of food allergy. Curr Allergy Asthma Rep 2020;20(2):6. DOI: 10.1007/s11882-020-0898-7

18. Nilsson O.B., Binnmyr J., Zoltowska A. et al. Characterization of the dog lipocalin allergen Can f 6: the role in cross-reactivity with cat and horse. Allergy 2012;67(6):751–7. DOI: 10.1111/j.1398-9995.2012.02826.x

19. Niespodziana K., Focke-Tejkl M., Linhart B. et al. A hypoallergenic cat vaccine based on Fel d 1-derived peptides fused to hepatitis B PreS. J Allergy Clin Immunol. 2011;127(6):1562–70.e6. DOI:10.1016/j.jaci.2011.02.004

20. Barradas Lopes J., Labrador-Horrilo M., Bartolomé B., Cunha L. The role of molecular allergens in the diagnosis of cat-pork syndrome: an unusual case report. Acta Med Port 2022;35(5):388–91. DOI: 10.20344/amp.15483

21. Čelakovská J., Ettlerová K., Ettler K. et al. Sensitization to aeroallergens in atopic dermatitis patients: association with concomitant allergic diseases. J Eur Acad Dermatol Venereol 2015;29(8):1500–5. DOI: 10.1111/jdv.12891

22. Nordlund B., Konradsen J.R., Kull I. et al. IgE antibodies to animal-derived lipocalin, kallikrein and secretoglobin are markers of bronchial inflammation in severe childhood asthma. Allergy 2012;67(5):661–9. DOI: 10.1111/j.1398-9995.2012.02797.x

23. Pónyai G., Hidvégi B., Németh I. et al. Contact and aeroallergens in adulthood atopic dermatitis. J Eur Acad Dermatol Venereol 2008;22(11):1346–55. DOI: 10.1111/j.1468-3083.2008.02886.x

24. Muthu V., Sehgal I.S., Dhooria S. et al. Utility of recombinant Aspergillus fumigatus antigens in the diagnosis of allergic bronchopulmonary aspergillosis: a systematic review and diagnostic test accuracy meta-analysis. Clin Exp Allergy 2018;48(9):1107–36. DOI: 10.1111/cea.13216

25. Wojciechowska M., Żbikowska-Gotz M., Marek-Józefowicz L. et al. Allergic phenotypes in adult patients with atopic dermatitis, determined with the ISAC test (ImmunoCAP ISAC). Postepy Dermatol Alergol 2018;35(4):351–9. DOI: 10.5114/ada.2018.77664