Statistical Predictive Modeling of Cytokine Profiles in Normal and Complicated Human Pregnancy

"لحمل ينطوي عل حالة تنظيم مناعي مصممة لقبول الجنين الهجين مع الحفاظ في نفس الوقت على القدرة على انجاز التفاعلات المناعية المطلوبة ضد أي مسببات مرضية. ويشمل هذا التنظيم المناعي تغيرات في الاستجابات المناعية الموضعية والطرفية والإفرازات الخلوية. فمثلاً يتم زيادة إنتاج الإفرازات الخلوية المضادة للالتهابات TH2 مثل IL-4 و IL-10، في حين يتم خفض الإفرازات الخلوية الموالية للالتهابات THI مثل TNF-alph و IFN-gamma. تمت الدراسة سابقاً لمكونات الإفرازت الخلوية في عدة مضاعفات الحمل. وشملت هذه المضاعفات: الإجهاض المتكرر التلقائي، الولادة المبكرة، وتمزق أغشية الجنين قبل الأوان، وارتفاع ضغط الدم الناجم عن الحمل داخل الرحم وتأخر نمو الجنين. في جميع هذه المضاعفات كانت مكونات الإفرازات الخلوية تختلف اختلافاً كبيراً مقارنة مع حالات بأعمار متطابقة في الحمل الطبيعي.
يهدف المشروع إلى استخدام تقنيات التعليم الإحصائي لاستنتاج وتحديد العلاقة بين تشكيلات الإفرازات الخلوية وفئات مختلفة من ظروف الحمل. بشكل أكثر تحديداً، ويهدف أيضاً لاستخدام البيانات التي تم جمعها من تشكيلات الإفرازات الخلوية في السابق، وذلك لتقديم نموذج تنبؤي إحصائي، والذي سيسمح بتصنيف مجموعة معينة من مستويات الإفرازات الخلوية يمكن أن تتنبأ بدقة عالية بمضاعفات الحمل، فإن هذا سيعني ضمناً أن الإفرازات الخلوية هي عنصر هام من العملية المرضية. اما إذا كانت مستويات الإفرازات الخلوية يمكن أن تتنبأ بدقة عالية بمضاعفات الحمل، فإن هذا سيعني ضمناً أن الإفرازات الخلوية هي عنصر هام من العملية المرضية. أما إذا كانت مستويات الإفرازات الخلوية بدلاً من ذلك هي مؤشر ضعيف لمضاعفات الحمل، فهذا من شأنه أن يشير إلى أن عوامل أخرى خارجة عن الإفرازات الخلوية هي أكثر أهمية من مجرد مستويات الإفرازات الخلوية التي تم العمل على قياسها. وعلاوة على ذلك، إذا كان لنا ان نستنتج نموذج تنبؤي يعمل بدقة عالية، فإنه يمكن استخدام هذا النموذج في المرافق الصحية: إذا كانت المريضة تعاني من مستويات افرازات خلوية غير صحية، فيمكن للطبيب استخدام النموذج التنبؤي الذي سيحدد كمية ونوعية الإفرازات الخلوية المفروض تعديلها، من أجل تشجيع الحمل الطبيعي."

"Pregnancy involves a state of immunoregulation designed to actively tolerate the semiallogeneic fetus while retaining the ability to mount immune reactions. This immunoregulation includes changes in local and peripheral immune responses and in cytokine profiles. The production of anti-inflammatory Th2 cytokines such as IL-4 and IL-10 are upregulated, while Th1 pro-inflammatory cytokines such as RNF-alpha and IFN-gamma are downregulated. We have studied the cytokine profiles in several pregnancy complications. These included recurrent spontaneous miscarriage, preterm labor, premature rupture of fetal membranes, pregnancy-induced hypertension and intra-uterine fetal growth retardation. In all these complications, the cytokine balance was significantly different compared to gestationally age-matched normal pregnancy.
We aim to use statistical learning techniques to infer and quantify the connection between cytokine profiles and different categories of pregnancy conditions. Using the cytokine data we have previously gathered, we aim to make a statistical predictive model, which will allow classification (or association) of a given set of cytokine levels to one of the pregnancy conditions. This investigation will shed light on to what extent cytokine profiles are related (or can predict) the different pregnancy conditions: If the cytokine levels can predict with high accuracy the pregnancy conditions, then this would imply that the cytokines are an important element of the disease process. If, instead, the cytokine levels only poorly predict the pregnancy conditions, then this would suggest that other factors beyond the cytokines are more significant than just the cytokine levels we have measured. Further, if we can infer a predictive model which works with high accuracy, then this model could be used in clinical settings: If a patient has cytokines level associated to an unhealthy pregnancy, the model could be used to predict which cytokines a clinician should attempt to up/down regulate (and by how much), in order to encourage a normal pregnancy."