Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,791

ЭКСПЕРТНАЯ СИСТЕМА ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ В ОЦЕНКЕ РИСКА РЕПРОДУКТИВНЫХ ПОТЕРЬ

Пономарева Н.С. 1 Панич А.Е. 1 Машкина Е.В. 1 Рымашевский А.Н. 2 Шкурат Т.П. 1
1 ФГАУ ВО «Южный федеральный университет»
2 Ростовский государственный медицинский университет
Определено множество признаков, позволяющие оценивать риск репродуктивных потерь на основе анализа результатов исследований в этой области. Система рассчитывает риск на основе входной информации о состоянии гомозиготы (нормальные аллели, полиморфная) или гетерозиготы (с одним полиморфным аллелем) по генамфолатного цикла, факторов системы гемостаза, цитокинов и системы контроля клеточного цикла и репарации. Описано взаимодействие субъектов (пациент и врач) с компонентами экспертной системы (базой знаний, модулем логического вывода, модулем представления информации). Определены признаковое пространство, признаковое описание и этапы расширения вектора признакового описания (последовательность проведения генетических исследований пациентов в зависимости от вклада,вносимого в оценку репродуктивных потерь и бесплодие в супружеских парах). Экспертная система предлагается для практического использования врачами в медицинских учреждениях при анализе результатов молекулярно-генетических обследований на носительство полиморфных аллелей генов на этапе планирования беременности супружеским парам с целью определения риска репродуктивных потерь в данной семье.
персонифицированная медицина.
превентивная диагностика
репродуктивные потери
признаковое пространство
задача классификации
база знаний
экспертная система
1. Джарратано Джозеф. Экспертные системы: принципы разработки и программирование/ Джозеф Джарратано, Гари Райли – 4-е изд.: пер. с англ. – М.: ООО «И.Д. Вильямс», 2007.
2. Лянгасова О.В. Исследование спектра мутаций гена MEFV в популяции Ростовской области [Электронный ресурс] / О.В.Лянгасова,Е.В.Машкина, Е.В. Луценко, К.В. Пирумян, А.С.Бояджян,Т.П.Шкурат // Живые и биокосные системы. – 2014. – № 8. URL: http://jbks.ru/archive/issue-8/article-13 (дата обращения 14.12.2014).
3. Машкина Е.В. Ассоциация полиморфных вариантов генов фолатного цикла и интегринов с невынашиванием беременности /Е.В. Машкина,К.А.Коваленко, Л.В. Гутникова, Е.Г.Деревянчук, Т.П.Шкурат // Медицинская генетика. – 2013. – № 1. – С. 40-45.
4. Машкина Е.В. Исследование ассоциации полиморфных вариантов генов цитокинов с ранними эмбриональными потерями / Е.В. Машкина,К.А.Коваленко,Н. В.Фомина, Т.П.Шкурат // Экологическая генетика человека. – 2014. – T. 12, № 1. – С. 19-27.
5. Машкина Е.В. Молекулярно-генетические предикторы репродуктивных потерь: дис… д-ра биол. наук. –Белгород, 2015.
6. Машкина Е.В. Полиморфизм генов цитокинов в тканях плаценты при невынашивании беременности [Электронный ресурс] / Е.В. Машкина,К.А. Коваленко,Н.В. Фомина, И.О. Покудина // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 1. - С. 580-584.
7. Миктадова А.В. Анализ частот аллельных вариантов генов среди жителей Ростова-на-Дону [Электронный ресурс] / А.В. Миктадова,К.А. Коваленко, Е.С.Койгерова, Е.В. Машкина,Т.П. Шкурат// Электронный журнал «Современные проблемы науки и образования». – 2012. – № 5. URL: http://www.science-education.ru/105-6999 (дата обращения 17.09.2012).
8. Alpaydin, Ethem. "Introduction to machine learning. sl." (2010): 249-256.
9. Mills P. Efficient statistical classification of satellite measurements //International Journal of Remote Sensing. – 2011. – Т. 32. – №. 21. – С. 6109-6132.
Частота репродуктивных потерь остается стабильной и достаточно высокой, несмотря на достигнутые в последние годы успехи в профилактике и лечении нарушений репродуктивной функции человека. В качестве причин невынашивания беременности как мультифакторного состояния могут выступать различные факторы (генетические, поведенческие, социальные, внешней среды и др.). При этом индивидуальный вклад каждой причины в проявление болезни может быть незначительным, и только их сумма ведет к развитию заболевания.

В таблице 1 представлены данные о генетическом обследовании матерей и отцов при бесплодии и различных видах репродуктивных потерь и оценка вклада полиморфизмов в баллах. Ранее было показано, риск спонтанного прерывания беременности повышен для женщин, имеющих аллель  751Glnгена ERCC2[5]. Наличие аллели 1100delC генаCHEK2 в клетках хорионической ткани ассоциирована с невынашиванием беременности[5]. Риск репродуктивных потерь в первом триместре беременности увеличивается при сочетании в генотипе женщины полиморфных вариантов генов фолатного цикла (MTHFR, MTRR)[3], факторов свертывающей системы крови (SERPINE1), провоспалительных цитокинов (IL-1β, IL-6) [4,6]. На анализа данных  исследований[2-7] определены баллы для расчета оценки риска. Рассчитано, что полиморфизмы генов фолатного цикла и гены цитокинов имеют большее значение, чем гены факторов системы гемостаза системы контроля клеточного цикла и репарации.

При оценке риска решается задача классификации[9], признаковое пространство генетического бесплодия и спонтанного прерывания беременности представляет собой совокупность данных генетических анализов пары (мужчины У и женщины Х):

A=,

а признаковое описание пары принимает вид:

(z1(x),…, z16(x), z1(y),…, z16(y))= (f1(х),…,f3(х),k1(у),…,k4(у),g1(х),…,g4(х),c1(у),…, c5(у),c1(х),…,c5(а), g1(у),…,g4(у), k1(х),…, k4(а), f1(у),…, f3(у)),

 где     f1..f3 –признаки генов  фолатного цикла;

g1..g4– признаки генов  системы гемостаза;

c1..c5– признаки генов цитокинов;

k1..k4– признаки генов системы контроля клеточного цикла и репарации.

Вектор признакового описания наращивается поэтапно. Первичная оценка рассчитывается на основе данных исследования аллельных вариантов генов, которые вносят более значимый вклад в репродуктивные потери и бесплодие в супружеских парах: генов отца по системе контроля клеточного цикла и репарации и генов фолатного цикла матери.


Таблица 1

Оценка вклада полиморфизмов в баллах при различных видах репродуктивных потерь

Символ гена

Обозначение признака

Ген

Полиморфизм

Баллы

Мать

Отец

NN

NP

PP

NN

NP

PP

Гены фолатного цикла

MTHFR

f1

5,10-метилентетрагидрофолатредуктаза

 677C-T

0

1

2

0

0

0

MTRR

f2

Метионинсинтазаредуктаза

66A-G

0

1

2

0

1

2

MTR

f3

Метионинсинтаза

 

2756A-G

0

2

3

0

1

2

Гены факторов системы гемостаза

ITGB3

g1

ИнтегринB 3

Т1565С

0

0

0

0

0

0

ITGА2

g2

ИнтегринA2

C807T

0

0

0

0

0

0

FGB

g3

β-фибриноген:

G-455A

0

0

0

0

0

0

SERPINE1

g4

Ингибитор активатора плазминогена

-675 5G/4G

0

1

2

0

0

0

Гены цитокинов

IL-1β

c1

Интерлейкин1β

-31С-Т

0

1

2

0

1

2

IL-6

c2

Интерлейкин 6

-174G-C

0

1

2

0

0

0

IL-10

c3

Интерлейкин 10

-592С-А

0

2

3

0

0

0

IL-10

c4

Интерлейкин 10

-819C-T

0

0

0

0

0

0

TNFα

c5

Фактор некроза опухолей

-308G-А

0

1

2

0

1

2

Гены системы контроля клеточного цикла и репарации

АPEX 1

k1

Апуриновая-апиримидиноваяэндонуклеаза

Аsp148Glu

0

0

0

0

1

2

ERCC 2

k2

Белок эксцизионной репарации

Lys751Gln

0

1

2

0

1

2

СНЕК 2

k3

чекпоинт-киназа 2

1100delC

0

0

0

0

2

3

ТР53

k4

Ген белка р53, супрессора опухолей

Pro72Аrg

0

1

2

0

0

0

                         

NN –гомозигота по нормальным аллелям,

NP –гетерозигота с одним полиморфным аллелем,

PP –полиморфнаягомозигота.

Оценка риска далее может быть уточнена на основе данных исследования аллельных вариантов  генов системы цитокинов отца и генов системы гемостаза матери. На третьем этапе генов системы гемостаза отца и генов цитокинов матери. На четвертом этапе генов фолатного цикла отца и генов матери системы контроля клеточного цикла и репарации.

1этап:                                     f1(х),…, f3(х), k1(у),…, k4(у);

2 этап:                                   g1(х),…, g4(х),c1(у),…, c5(у);

3 этап:                        c1(х),…, c5(а), g1(у),…, g4(у);

4 этап:                        k1(х),…, k4(а), f1(у),…, f3(у).

На рисунке 1 показано взаимодействие субъектов и компонентов экспертной системы (базы знаний, модулем логического вывода, модулем представления информации[1,8]) при расчете оценки. Врач вводит данные о полиморфизме генов на основе результатов генетических анализов пары, формируя вектор признакового пространства. На основе введенных данных определяется риск генетического бесплодия и спонтанного прерывания беременности. Врач дает пациентам необходимые рекомендации.

Рис.1.Взаимодействие субъектов и компонентов экспертной системы при расчете оценки риска генетического бесплодия и спонтанного прерывания беременности

Экспертная система поддержки принятия решений в оценке риска генетического бесплодия и спонтанного прерывания беременности являетсядиагностической, динамической гибридной и относится к предметной области медицина [8], предназначена для ранней диагностики указанных заболеванийврачами акушерами-гинекологами, генетиками, неонатологами, работающими в женских консультациях, медико-генетических кабинетах, центрах планирования семьи, центрах репродукции и ЭКО, перинатальных центрах. На рисунке 2 представлена форма ввода данных о полиморфизме генов.

Рис.2. Форма ввода данных о полиморфизме генов

Принимая во внимание, что сохранение репродуктивного здоровья населения и повышение рождаемости имеет приоритетное значение в стратегии национальной безопасности нашей страны, целесообразно на этапе планирования беременности супружеским парам рекомендовать проводить молекулярно-генетическое обследование на носительство полиморфных аллелей генов. Использованиеразработанной экспертной системы позволит определить риск репродуктивных потерь в данной семье, с последующим проведением персонифицированных профилактических мероприятий, а при необходимости и превентивной терапии для сохранения беременности.

 

Исследование выполнено в рамках проектной части госзадания  Министерства образования и науки РФ, грант № 6.703.2014/К «Поиск новых мишеней для предиктивной диагностики заболеваний репродуктивной системы».

Рецензенты:

Соловьев А.Н., д.ф.-м.н., профессор, заведующий кафедрой «Теоретическая и прикладная механика», ФГБОУ ВПО «Донской государственный технический университет»,г.Ростов-на-Дону;

ЕлсуковВ.С., д.т.н., профессор, профессор кафедры «Автоматика и телемеханика» ФГБОУ ВПО «Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова», г. Новочеркасск.

 


Библиографическая ссылка

Пономарева Н.С., Панич А.Е., Машкина Е.В., Рымашевский А.Н., Шкурат Т.П. ЭКСПЕРТНАЯ СИСТЕМА ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ В ОЦЕНКЕ РИСКА РЕПРОДУКТИВНЫХ ПОТЕРЬ // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 2-1.;
URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=20941 (дата обращения: 13.11.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074