Apvienotās Karalistes biobanka pabeidz pasaulē lielāko pilna ķermeņa skenēšanas projektu

Ar ievērojamu sasniegumu, kas jau ietekmē slimību atklāšanas un diagnosticēšanas veidu, Apvienotās Karalistes Biobanka ir pabeigusi pasaulē lielāko visa ķermeņa skenēšanas projektu, skenējot 100 000 brīvprātīgo smadzenes, sirdi, vēderu, asinsvadus, kaulus un locītavas. Šīs skenēšanas, kas veiktas šādā mērogā, parāda, kas notiek cilvēku ķermenī, viņiem novecojot, lai mēs varētu saprast, kā, kāpēc un kad mēs saslimstam.

Kopš 2015. gada Apvienotās Karalistes biobankas attēlveidošanas dati ir publiskoti partijās, un zinātnieki visā pasaulē izmanto šos datus, lai izstrādātu labākus diagnostikas testus dzīvībai bīstamu slimību, piemēram, sirds slimību, demences un vēža, ārstēšanai. Drīz apstiprinātiem pētniekiem būs piekļuve vairāk nekā miljardam anonimizētu attēlu no 100 000 brīvprātīgo. Izmantojot šo informāciju kopā ar esošo Apvienotās Karalistes biobankas informāciju par dzīvesveidu, slimības vēsturi, ģenētiku un asins olbaltumvielām, kas pēdējo 15 gadu laikā savākta no šiem pašiem brīvprātīgajiem, šie attēlveidošanas dati ļauj pētniekiem iepriekš neiespējamā veidā redzēt, kā visi mūsu dzīves aspekti ietekmē mūsu veselību.

Līdz šim brīdim, izmantojot Apvienotās Karalistes biobankas attēlveidošanas datus, ir publicēti vairāk nekā 1300 recenzēti zinātniski raksti. Šī pētījuma rezultāti jau uzlabo aprūpi NHS un ārpus tās. Piemēram:

• NHS memoriālās slimnīcas visā Apvienotajā Karalistē tagad izmanto UK Biobank izstrādātus procesus, lai analizētu smadzeņu MRI attēlus, palīdzot precīzāk diagnosticēt demenci.
• Sirds aprūpe ir uzlabojusies vairāk nekā 90 valstīs, jo ārsti izmanto mākslīgā intelekta rīku, kas izstrādāts, izmantojot Apvienotās Karalistes biobankas datus, lai analizētu sirds skenēšanu mazāk nekā sekundē (salīdzinājumā ar gandrīz ceturtdaļstundu iepriekš), ļaujot viņiem koncentrēties uz tiem gadījumiem, kuriem nepieciešama vislielākā uzmanība.

Pēc 11 gadu darba, 100 000 skenēšanas sesijām, katra aptuveni 5 stundu garumā, un vairāk nekā 60 miljonu mārciņu investīcijām Apvienotās Karalistes biobanka ir sasniegusi šo nozīmīgo pagrieziena punktu.

Šī attēlveidošanas projekta nepieredzētais mērogs – vairāk nekā 10 reizes lielāks nekā jebkad agrāk – ļauj zinātniekiem saskatīt slimību modeļus, kas citādi nebūtu atklājami. Skenēto attēlu apkopošana no 100 000 brīvprātīgajiem šķita kā tukšs sapnis… daži eksperti pat jautāja, vai mēs kļūdas pēc neesam pievienojuši papildu nulli! Šis vērienīgais attēlveidošanas projekts padara neredzamo redzamu. Turklāt, apvienojot šos dažādu ķermeņa daļu attēlus ar visu mūsu brīvprātīgo ģenētisko un svarīgo informāciju, zinātnieki iegūst daudz labāku izpratni par to, kā darbojas mūsu ķermeņi.”

Sers Rorijs Kolinss, profesors, vadošais pētnieks un Lielbritānijas biobankas izpilddirektors

Katras sesijas laikā no katras personas tika iegūti vairāk nekā 12 000 smadzeņu, sirds un vēdera MRI attēli, kā arī pilna ķermeņa skenēšana, lai izmērītu kaulu blīvumu un ķermeņa tauku daudzumu, un miega artēriju ultraskaņas skenēšana. Katrs brīvprātīgais sniedza arī to pašu detalizēto informāciju, kas viņam bija, kad viņš pirmo reizi piedalījās Apvienotās Karalistes biobankas pētījumā gandrīz pirms 15 gadiem, tostarp dzīvesveida datus, fiziskās īpašības (piemēram, augumu, svaru un satvēriena spēku) un asins paraugu.

“Es pieteicos skenēšanai, jo vēlos palīdzēt radīt veselīgāku nākotni mums visiem. Tāpēc es pirms vairāk nekā 15 gadiem kļuvu par Apvienotās Karalistes biobankas brīvprātīgo – lai kalpotu zinātniekiem, kuri tik smagi strādā nākamo paaudžu labā,” sacīja Alisone, Apvienotās Karalistes biobankas dalībnieku padomdevējas grupas locekle.

Šāda mēroga attēlveidošanas dati sniedz vairāk informācijas par retām slimībām un dažādām izplatītu slimību stadijām. Zinātnieki var arī labāk salīdzināt veselus ķermeņus ar tiem, kam ir vairākas slimības, kas galu galā ļauj viņiem atrast spēcīgākus slimību marķierus.

“Apvienotās Karalistes biobankas attēlveidošanas pētījums ir uz visiem laikiem mainījis biomedicīnas pētījumu ainavu. Milzīgais datu apjoms ir ļāvis panākt ievērojamus sasniegumus datorizētā attēlu analīzē. Pētnieki tagad var izmērīt praktiski katra orgāna un audu izmēru, formu un sastāvu organismā dažu sekunžu, nevis stundu laikā uz vienu cilvēku,” sacīja profesore Luīze Tomasa, metabolisma attēlveidošanas profesore Vestminsteras Universitātē.

Papildus ieguvumiem, ko pacienti jau gūst jau šodien, šie attēlveidošanas dati stimulē fundamentālo zinātni, kam vajadzētu novest pie jaunu diagnostikas testu un ārstēšanas metožu izstrādes. Starp šiem sasniegumiem:

• Izstrādāt mākslīgā intelekta modeli, kas izveido personalizētu veselīgas sirds versiju (pamatojoties uz cilvēka vecumu, dzimumu, svaru un augumu), ko var izmantot, lai noteiktu atšķirības starp pacienta īsto sirdi un veselas sirds modeli un atklātu agrīnas sirds slimības pazīmes.
• Atklājums, ka mūsu orgāni varētu būt bioloģiski vecāki par mūsu hronoloģisko vecumu, ļaus ārstiem no ķermeņa skenēšanas un klīniskajiem datiem redzēt, kuriem orgāniem ir risks saslimt ar slimībām, un atrast veidus, kā to novērst, galu galā pagarinot dzīvildzi.
• Atklājot jaunus sakarus starp sirdi un smadzenēm. Piemēram, kā strukturālas izmaiņas sirdī palielina garīgo traucējumu, tostarp depresijas, risku. Tas ir svarīgi, lai izprastu smadzeņu slimības.
• Demonstrācija par to, kā invazīvu ķirurģisku procedūru var aizstāt ar MRI izplatītas slimības – taukainās aknu slimības – diagnosticēšanā un uzraudzībā.
• 38 slimību agrīnas sākšanās prognozēšana, apvienojot MRI attēlus ar citiem veselības datiem un izmantojot mākslīgo intelektu, demonstrējot progresīvu tehnoloģiju spēju prognozēt veselības riskus ilgi pirms simptomu parādīšanās.
• Secinājumi liecina, ka vienas līdz divu alkohola vienību lietošana dienā ir saistīta ar potenciāli kaitīgu smadzeņu izmēra un struktūras samazināšanos, kas, iespējams, palielina atmiņas zuduma un demences risku.
• Pierādot, ka cilvēki ar vienādu ĶMI ģenētikas dēļ var uzglabāt taukus ļoti atšķirīgi — dažiem palielinot tādu slimību kā diabēta un sirds slimību risku, savukārt citiem tas to aizsargā.
• Izmantojot DEXA skenēšanu, atklājās, ka 1 no 10 pusmūža cilvēkiem bez citiem simptomiem ir kalcifikācijas vēdera aortā (ķermeņa galvenajā asinsvadā) - plaši nediagnosticēta, bet nāvējoša slimība.

Šāda mēroga dati paver iespēju izmantot mašīnmācīšanos, lai prognozētu slimības gadus pirms simptomu parādīšanās.

“Tas ir fantastiski, ka Apvienotās Karalistes Biobanka ir apkopojusi tik bagātīgu datu apjomu no dāsnajiem brīvprātīgajiem, un skenēšanas rezultāti piešķir vēl vienu izsmalcinātas detaļas slāni. Vienā nesenā pētījumā tika izmantoti 20 000 dalībnieku smadzeņu skenējumi, aktivitātes dati un ģenētika, lai izstrādātu mākslīgā intelekta rīku, kas prognozē, kam ir Alcheimera un Parkinsona slimības risks. Es ar nepacietību gaidu, ko atklās 100 000 cilvēku skenēšanas rezultāti!” sacīja profesors Pols Metjūss, Apvienotās Karalistes Biobankas attēlveidošanas darba grupas priekšsēdētājs.

Projekts arī veicināja attēlveidošanas datu piekļuves globālo demokratizāciju, pārvēršot MR attēlus datos, ko var izmantot pētnieki ārpus attēlveidošanas jomas, tostarp zinātnieki valstīs ar mazākiem resursiem.

“Mēs esam saņēmuši neticamas atsauksmes no pētniekiem visā pasaulē par to, kā attēlveidošanas projekts izmanto rezultātus zinātnes jomās, kurās iepriekš netika apsvērta ķermeņa skenēšanas datu izmantošana,” sacīja profesore Naomi Allena, UK Biobank galvenā zinātniskā amatpersona.

Apvienotās Karalistes biobankas attēlveidošanas projekts sākās kā pilotprojekts 2014. gadā ar vairāk nekā 7000 brīvprātīgo, kas tolaik bija rekordliels skaits. Galvenais posms sākās 2016. gadā, aicinot 100 000 no 500 000 Apvienotās Karalistes biobankas brīvprātīgajiem piedalīties 5 stundu attēlveidošanas sesijās vienā no četriem specializētiem centriem visā valstī. Projekts turpina aicināt brīvprātīgos uz attēlveidošanas sesijām arī pēc tam, kad ir sasniegts 100 000 dalībnieku mērķis.

Projekta otrā fāze sākās 2022. gadā, un tās mērķis ir atkārtoti skenēt 60 000 no šiem 100 000 dalībnieku ne ātrāk kā divus gadus pēc viņu pirmās attēlveidošanas sesijas. Šis projekts turpinās un ir paredzēts pabeigt līdz 2029. gadam.

Apvienotās Karalistes biobankas dati apstiprinātiem pētniekiem tiek darīti pieejami partijās, izmantojot drošu, mākonī balstītu Apvienotās Karalistes biobankas pētījumu analīzes platformu (UKB-RAP). Paredzams, ka attēlveidošanas dati no visiem 100 000 dalībniekiem pētniekiem būs pieejami līdz 2025. gada beigām.