A UK Biobank befejezte a világ legnagyobb teljes testes szkennelési projektjét

Egy figyelemre méltó eredmény, amely már most is hatással van a betegségek felismerésének és diagnosztizálásának módjára, hogy a UK Biobank befejezte a világ legnagyobb teljes testet lefedő szkennelési projektjét, amelynek során 100 000 önkéntes agyát, szívét, hasát, ereit, csontjait és ízületeit vizsgálták. Ezek a nagy léptékű vizsgálatok megmutatják, mi történik az emberek testében az öregedéssel, így megérthetjük, hogyan, miért és mikor betegszünk meg.

2015 óta a UK Biobank képalkotó adatait tételekben hozták nyilvánosságra, a világ minden táján tudósok ezeket az adatokat felhasználva jobb diagnosztikai teszteket fejlesztenek ki olyan életveszélyes állapotok kezelésére, mint a szívbetegségek, a demencia és a rák. Hamarosan a jóváhagyott kutatók több mint egymilliárd anonimizált képhez férhetnek hozzá, amelyek 100 000 önkéntestől származnak. Ezeket a meglévő, az életmódra, a kórtörténetre, a genetikára és a vérfehérjékre vonatkozó, az elmúlt 15 évben ugyanezektől az önkéntesektől gyűjtött információkat felhasználva, ezek a képalkotó adatok lehetővé teszik a kutatók számára, hogy korábban lehetetlen módon lássák, hogyan befolyásolja életünk minden aspektusa az egészségünket.

A mai napig több mint 1300 lektorált tudományos publikáció jelent meg, amelyek a UK Biobank képalkotó adatait használják. E kutatás eredményei már most is javítják az ellátást az NHS-ben és azon túl. Például:

• Az Egyesült Királyság-szerte található NHS memorial kórházak most a UK Biobank által kifejlesztett eljárásokat alkalmazzák az agy MRI-képeinek elemzésére, ami segít a demencia pontosabb diagnosztizálásában.
• Több mint 90 országban javult a szívbetegségek ellátása, mivel az orvosok egy UK Biobank adatait felhasználva kifejlesztett mesterséges intelligencia eszközt használnak a szívvizsgálatok kevesebb mint egy másodperc alatti elemzésére – szemben a korábbi közel negyed órával –, így a legnagyobb figyelmet igénylő esetekre koncentrálhatnak.

11 évnyi munka, 100 000, egyenként körülbelül 5 órás szkennelési munkamenet és több mint 60 millió font értékű befektetés után a UK Biobank elérte ezt a jelentős mérföldkövet.

Ennek a képalkotó projektnek a példátlan mértéke – több mint tízszer nagyobb, mint bármi, ami korábban létezett – lehetővé teszi a tudósok számára, hogy olyan betegségek mintázatait lássák, amelyek egyébként észrevehetetlenek lennének. 100 000 önkéntestől származó szkennelési adatok gyűjtése álomszerűnek tűnt… egyes szakértők még azt is megkérdezték, hogy véletlenül hozzáadtunk-e egy plusz nullát! Ez a hatalmas képalkotó projekt láthatóvá teszi a láthatatlant. Sőt, a különböző testrészekről készült képeknek az önkénteseinktől származó összes genetikai és létfontosságú információval való kombinálásával a tudósok sokkal jobban megértik, hogyan működik a testünk.”

Sir Rory Collins, professzor, vezető kutató és vezérigazgató, UK Biobank

Minden alkalommal több mint 12 000 MRI-felvételt készítettek az agyról, a szívről és a hasról minden résztvevőről, valamint teljes testes vizsgálatokat végeztek a csontsűrűség és a testzsír mérésére, és ultrahangvizsgálatot végeztek a nyaki verőerekről. Minden önkéntes ugyanazokat a részletes információkat is megadta, mint amelyeket akkor birtokolt, amikor közel 15 évvel ezelőtt először részt vett a UK Biobank programjában, beleértve az életmódra vonatkozó adatokat, a fizikai jellemzőket (például magasság, testsúly és fogáserő), valamint egy vérmintát.

„Azért jelentkeztem a vizsgálatra, mert szeretnék mindannyiunk számára egészségesebb jövőt teremteni. Ezért lettem több mint 15 évvel ezelőtt az Egyesült Királyság Biobankjának önkéntese – hogy szolgálhassam a jövő generációiért keményen dolgozó tudósokat” – mondta Alison, az Egyesült Királyság Biobank Résztvevői Tanácsadó Csoportjának tagja.

Az ilyen léptékű képalkotó adatok több információt nyújtanak a ritka betegségekről és a gyakori betegségek különböző stádiumairól. A tudósok jobban össze tudják hasonlítani az egészséges testeket a több betegségben szenvedőkkel, ami végső soron lehetővé teszi számukra, hogy a betegség erősebb markereit találják meg.

„A brit biobank képalkotó vizsgálata örökre megváltoztatta a biomedicinális kutatások helyzetét. A hatalmas adatmennyiség jelentős áttörést tett lehetővé a számítógépes képelemzésben. A kutatók ma már gyakorlatilag minden szerv és szövet méretét, alakját és összetételét másodpercek alatt, ahelyett, hogy személyenként órákig mérnék” – mondta Louise Thomas professzor, a Westminsteri Egyetem anyagcsere-képalkotás professzora.

A betegek számára már ma is előnyös tulajdonságok mellett ezek a képalkotó adatok ösztönzik az alaptudományt, ami új diagnosztikai tesztekhez és kezelésekhez vezethet. Ezen előrelépések közé tartozik:

• Egy olyan mesterséges intelligencia alapú modell fejlesztése, amely egy egészséges szív személyre szabott verzióját hozza létre (a személy életkora, neme, súlya és magassága alapján), amely felhasználható a beteg valódi szíve és az egészséges szívmodell közötti különbségek észlelésére, valamint a szívbetegség korai jeleinek felismerésére.
• Az a felfedezés, hogy szerveink biológiailag idősebbek lehetnek kronológiai korunknál, lehetővé teszi az orvosok számára, hogy a testvizsgálatok és a klinikai adatok alapján megállapítsák, mely szervek vannak kitéve a betegség kialakulásának kockázatának, és megtalálják a módját ennek megelőzésére, végső soron meghosszabbítva az életet.
• Új kapcsolatok felfedezése a szív és az agy között. Például, hogy a szív strukturális változásai hogyan növelik a mentális zavarok, köztük a depresszió kockázatát. Ez fontos az agyi betegségek megértéséhez.
• Bemutatás arról, hogyan helyettesíthető egy invazív sebészeti beavatkozás MRI-vel egy gyakori betegség, a zsírmáj diagnosztizálásában és monitorozásában.
• 38 betegség korai megjelenésének előrejelzése MRI-képek más egészségügyi adatokkal való kombinálásával és mesterséges intelligencia használatával, demonstrálva a fejlett technológia erejét az egészségügyi kockázatok előrejelzésében jóval a tünetek megjelenése előtt.
• Egy tanulmány megállapította, hogy napi egy-két egység alkohol fogyasztása az agy méretének és szerkezetének potenciálisan káros csökkenésével jár, ami valószínűleg a memóriavesztés és a demencia fokozott kockázatához vezet.
• Azt bizonyítják, hogy az azonos BMI-vel rendelkező emberek a genetika miatt nagyon eltérő módon tárolhatják a zsírt – egyeseknél növelve az olyan betegségek kockázatát, mint a cukorbetegség és a szívbetegség, míg másoknál védve.
• DEXA-vizsgálatok segítségével kimutatták, hogy minden tizedik középkorú, egyéb tünetek nélküli embernél meszesedés alakul ki a hasi aortában (a test fő erében) – ez egy széles körben nem diagnosztizált, de halálos állapot.

Az ilyen mértékű adatok lehetővé teszik a gépi tanulás alkalmazását a betegségek évekkel a tünetek megjelenése előtti előrejelzésére.

„Fantasztikus, hogy a UK Biobank ilyen rengeteg adatot gyűjtött össze nagylelkű önkéntesektől, és a szkennelések egy újabb réteggel gazdagítják a részleteket. Egy nemrégiben készült tanulmány 20 000 résztvevő agyszkenneléseit, aktivitási adatokat és genetikát használt fel egy olyan mesterséges intelligencia eszköz kifejlesztéséhez, amely megjósolja, hogy kinél van fennálló Alzheimer- és Parkinson-kór kockázata. Alig várom, hogy lássam, mit fognak feltárni a 100 000 ember szkennelései!” – mondta Paul Matthews professzor, a UK Biobank Imaging Working Group elnöke.

A projekt hozzájárult a képalkotó adatokhoz való hozzáférés globális demokratizálódásához is azáltal, hogy az MR-képeket olyan adatokká alakította, amelyeket a képalkotó területen kívüli kutatók, köztük a kevésbé erőforrásokkal rendelkező országok tudósai is felhasználhatnak.

„Hihetetlen visszajelzéseket kaptunk a világ minden tájáról kutatóktól arról, hogy a képalkotó projekt hogyan használja fel az eredményeket olyan tudományterületeken, amelyeken korábban nem vették figyelembe a testszkennelési adatok használatát” – mondta Naomi Allen professzor, a UK Biobank tudományos vezetője.

Az Egyesült Királyság Biobank képalkotó projektje 2014-ben indult kísérleti jelleggel, több mint 7000 önkéntessel – ami akkoriban rekordnak számított. A fő szakasz 2016-ban kezdődött, amikor az Egyesült Királyság Biobank 500 000 önkénteséből 100 000-et hívtak meg 5 órás képalkotó foglalkozásokon való részvételre az ország négy erre a célra létrehozott központjának egyikében. A projekt a 100 000 résztvevős cél elérése után is folytatja az önkéntesek meghívását képalkotó foglalkozásokra.

A projekt második fázisa 2022-ben kezdődött, és célja, hogy a 100 000 résztvevőből 60 000-et újra szkenneljenek legkorábban két évvel az első képalkotó vizsgálat után. A projekt folyamatban van, és várhatóan 2029-re fejeződik be.

Az Egyesült Királyság Biobankjának adatait a jóváhagyott kutatók kötegekben, a biztonságos, felhőalapú UK Biobank Research Analysis Platformon (UKB-RAP) keresztül bocsátják rendelkezésre. A mind a 100 000 résztvevő képalkotó adatai várhatóan 2025 végére lesznek elérhetők a kutatók számára.