Britská biobanka dokončila najväčší projekt celotelového skenovania na svete

Britská biobanka dokončila pozoruhodný projekt skenovania celého tela na svete, ktorý už teraz ovplyvňuje spôsob, akým odhaľujeme a diagnostikujeme choroby. Projekt skenovania mozgu, srdca, brucha, ciev, kostí a kĺbov 100 000 dobrovoľníkov dosiahol najväčší úspech a už teraz ovplyvňuje spôsob, akým odhaľujeme a diagnostikujeme choroby. Tieto skenovania, vykonané v takomto rozsahu, nám ukazujú, čo sa deje v telách ľudí s pribúdajúcim vekom, aby sme mohli pochopiť, ako, prečo a kedy ochorieme.

Od roku 2015 sa zobrazovacie údaje z britskej biobanky zverejňujú v dávkach a vedci z celého sveta ich využívajú na vývoj lepších diagnostických testov na život ohrozujúce stavy, ako sú srdcové choroby, demencia a rakovina. Schválení výskumníci budú mať čoskoro prístup k viac ako jednej miliarde anonymizovaných obrázkov od 100 000 dobrovoľníkov. Vďaka použitiu týchto údajov spolu s existujúcimi informáciami z britskej biobanky o životnom štýle, anamnéze, genetike a krvných bielkovinách, ktoré boli od tých istých dobrovoľníkov zozbierané za posledných 15 rokov, umožňujú tieto zobrazovacie údaje výskumníkom vidieť, spôsobom, ktorý bol predtým nemožný, ako všetky aspekty nášho života ovplyvňujú naše zdravie.

Doteraz bolo publikovaných viac ako 1 300 recenzovaných vedeckých prác s použitím zobrazovacích údajov z britskej biobanky. Výsledky tohto výskumu už zlepšujú starostlivosť v rámci NHS a mimo nej. Napríklad:

• Nemocnice NHS v Spojenom kráľovstve teraz používajú procesy vyvinuté spoločnosťou UK Biobank na analýzu snímok mozgu z magnetickej rezonancie, čo pomáha presnejšie diagnostikovať demenciu.
• Kardiologická starostlivosť sa zlepšila vo viac ako 90 krajinách, keďže lekári používajú nástroj umelej inteligencie vyvinutý s použitím údajov z britskej biobanky na analýzu srdcových skenov za menej ako sekundu – oproti takmer štvrťhodine predtým – čo im umožňuje sústrediť sa na tie prípady, ktoré si vyžadujú najväčšiu pozornosť.

Po 11 rokoch práce, 100 000 skenovacích sedeniach, z ktorých každé trvalo približne 5 hodín, a investícii viac ako 60 miliónov libier dosiahla UK Biobank tento významný míľnik.

Bezprecedentný rozsah tohto zobrazovacieho projektu – viac ako 10-krát väčší ako čokoľvek, čo kedy existovalo – umožňuje vedcom vidieť vzorce v ochoreniach, ktoré by inak neboli zistiteľné. Zber skenov od 100 000 dobrovoľníkov sa zdal byť snom... niektorí odborníci sa dokonca pýtali, či sme omylom nepridali ďalšiu nulu! Tento rozsiahly zobrazovací projekt robí neviditeľné viditeľným. Navyše, kombináciou týchto snímok rôznych častí tela so všetkými genetickými a dôležitými informáciami od našich dobrovoľníkov vedci získavajú oveľa lepšie pochopenie toho, ako naše telá fungujú.“

Sir Rory Collins, profesor, hlavný výskumník a generálny riaditeľ, UK Biobank

Počas každého sedenia sa od každej osoby odobralo viac ako 12 000 snímok magnetickej rezonancie mozgu, srdca a brucha, ako aj celotelové skeny na meranie hustoty kostí a telesného tuku a ultrazvukové vyšetrenie krčných tepien. Každý dobrovoľník tiež poskytol rovnaké podrobné informácie, aké mal pri svojej prvej účasti v UK Biobank pred takmer 15 rokmi, vrátane údajov o životnom štýle, fyzických vlastnostiach (ako je výška, hmotnosť a sila úchopu) a vzorky krvi.

„Prihlásila som sa na skenovanie, pretože chcem pomôcť vytvoriť zdravšiu budúcnosť pre nás všetkých. Preto som sa pred viac ako 15 rokmi stala dobrovoľníčkou v UK Biobank – aby som slúžila vedcom, ktorí tak tvrdo pracujú pre budúce generácie,“ povedala Alison, členka poradnej skupiny účastníkov UK Biobank.

Zobrazovacie dáta v tomto rozsahu poskytujú viac informácií o zriedkavých ochoreniach a rôznych štádiách bežných ochorení. Vedci môžu tiež lepšie porovnávať zdravé telá s tými, ktorí majú viacero ochorení, čo im v konečnom dôsledku umožňuje nájsť silnejšie markery ochorenia.

„Štúdia zobrazovacích metód v britskej biobanke navždy zmenila krajinu biomedicínskeho výskumu. Obrovské množstvo údajov umožnilo významné prelomy v počítačovej analýze obrazu. Výskumníci teraz dokážu merať veľkosť, tvar a zloženie prakticky každého orgánu a tkaniva v tele v priebehu niekoľkých sekúnd namiesto hodín na osobu,“ povedala profesorka Louise Thomasová, profesorka metabolického zobrazovania na Westminsterskej univerzite.

Okrem výhod, ktoré už dnes prinášajú pacientom, tieto zobrazovacie údaje stimulujú základnú vedu, ktorá by mala viesť k novým diagnostickým testom a liečebným postupom. Medzi tieto pokroky patrí:

• Vývoj modelu umelej inteligencie, ktorý vytvára personalizovanú verziu zdravého srdca (na základe veku, pohlavia, hmotnosti a výšky osoby), ktorú možno použiť na detekciu rozdielov medzi skutočným srdcom pacienta a modelom zdravého srdca a na detekciu včasných príznakov srdcových ochorení.
• Objav, že naše orgány môžu byť biologicky staršie ako náš chronologický vek, umožní lekárom na základe telesných skenov a klinických údajov zistiť, ktoré orgány sú ohrozené rozvojom ochorenia, a nájsť spôsoby, ako tomu predchádzať, čo v konečnom dôsledku predĺži život.
• Objavovanie nových súvislostí medzi srdcom a mozgom. Napríklad, ako štrukturálne zmeny v srdci zvyšujú riziko duševných porúch vrátane depresie. To je dôležité pre pochopenie ochorení mozgu.
• Ukážka, ako možno invazívny chirurgický zákrok nahradiť magnetickou rezonanciou pri diagnostike a monitorovaní bežného ochorenia, stukovatenia pečene.
• Predpovedanie skorého nástupu 38 ochorení kombináciou MRI snímok s ďalšími zdravotnými údajmi a využitím umelej inteligencie, demonštrujúc silu pokročilých technológií pri predpovedaní zdravotných rizík dlho predtým, ako sa objavia príznaky.
• Zistenia ukazujú, že pitie jednej až dvoch jednotiek alkoholu denne je spojené s potenciálne škodlivým zmenšením veľkosti a štruktúry mozgu, čo pravdepodobne vedie k zvýšenému riziku straty pamäti a demencie.
• Preukázanie, že ľudia s rovnakým BMI môžu ukladať tuk veľmi odlišne kvôli genetike – u niektorých to zvyšuje riziko ochorení, ako je cukrovka a srdcové choroby, zatiaľ čo u iných ho chráni.
• Pomocou DEXA skenov sa zistilo, že 1 z 10 ľudí stredného veku bez iných príznakov má kalcifikácie v brušnej aorte (hlavnej cieve tela) – ide o široko nediagnostikovaný, ale smrteľný stav.

Dáta v tomto rozsahu otvárajú možnosť využitia strojového učenia na predpovedanie chorôb roky pred objavením sa príznakov.

„Je fantastické, že UK Biobank zhromaždila také množstvo údajov od štedrých dobrovoľníkov a skeny pridávajú ďalšiu vrstvu vynikajúcich detailov. Jedna nedávna štúdia použila skeny mozgu od 20 000 účastníkov, údaje o aktivite a genetiku na vývoj nástroja umelej inteligencie, ktorý predpovedá, kto je vystavený riziku Alzheimerovej a Parkinsonovej choroby. Teším sa na to, čo odhalia skeny od 100 000 ľudí!“ povedal profesor Paul Matthews, predseda pracovnej skupiny UK Biobank pre zobrazovanie.

Projekt tiež prispel ku globálnej demokratizácii prístupu k zobrazovacím údajom tým, že premenil MR snímky na údaje, ktoré môžu využívať výskumníci mimo oblasti zobrazovania, vrátane vedcov v krajinách s menšími zdrojmi.

„Dostali sme neuveriteľnú spätnú väzbu od výskumníkov z celého sveta o tom, ako zobrazovací projekt využíva výsledky v oblastiach vedy, ktoré predtým neuvažovali o použití údajov zo skenovania tela,“ povedala profesorka Naomi Allenová, hlavná vedecká pracovníčka UK Biobank.

Projekt zobrazovania v UK Biobank sa začal ako pilotný projekt v roku 2014 s viac ako 7 000 dobrovoľníkmi – v tom čase rekord. Hlavná fáza sa začala v roku 2016, keď bolo pozvaných 100 000 z 500 000 dobrovoľníkov UK Biobank, aby sa zúčastnili 5-hodinových zobrazovacích sedení v jednom zo štyroch špecializovaných centier po celej krajine. Projekt naďalej pozýva dobrovoľníkov na zobrazovacie sedenia aj po dosiahnutí cieľa 100 000 účastníkov.

Druhá fáza projektu sa začala v roku 2022 a jej cieľom je opätovne naskenovať 60 000 zo 100 000 účastníkov najskôr dva roky po ich prvom zobrazovacom sedení. Tento projekt stále prebieha a jeho dokončenie sa očakáva do roku 2029.

Dáta z britskej biobanky sú schváleným výskumníkom sprístupnené v dávkach prostredníctvom zabezpečenej cloudovej platformy UK Biobank Research Analysis Platform (UKB-RAP). Očakáva sa, že zobrazovacie dáta od všetkých 100 000 účastníkov budú výskumníkom k dispozícii do konca roka 2025.