Британската биобанка завършва най-големия проект за сканиране на цялото тяло в света

В забележително постижение, което вече оказва влияние върху начина, по който откриваме и диагностицираме заболявания, UK Biobank завърши най-големия в света проект за сканиране на цялото тяло, сканирайки мозъка, сърцето, корема, кръвоносните съдове, костите и ставите на 100 000 доброволци. Тези сканирания, проведени в такъв мащаб, ни показват какво се случва в телата на хората с напредване на възрастта, за да можем да разберем как, защо и кога се разболяваме.

От 2015 г. насам данните от изображения на UK Biobank се публикуват на партиди, като учени от цял свят използват данните, за да разработват по-добри диагностични тестове за животозастрашаващи състояния като сърдечни заболявания, деменция и рак. Скоро одобрени изследователи ще имат достъп до повече от един милиард анонимизирани изображения от 100 000 доброволци. Използвайки това, наред със съществуващата информация на UK Biobank за начин на живот, медицинска история, генетика и кръвни протеини, събрана от същите тези доброволци през последните 15 години, тези данни от изображения позволяват на изследователите да видят, по начини, които преди това бяха невъзможни, как всички аспекти на живота ни влияят на здравето ни.

Към днешна дата са публикувани над 1300 рецензирани научни статии, използващи данни от изображения от UK Biobank. Резултатите от това изследване вече подобряват грижите в NHS и извън него. Например:

• Мемориалните болници на NHS в Обединеното кралство вече използват процеси, разработени от UK Biobank, за анализ на ЯМР изображения на мозъка, което помага за по-точно диагностициране на деменция.
• Кардиологичните грижи са се подобрили в повече от 90 страни, тъй като лекарите използват инструмент с изкуствен интелект, разработен с помощта на данни от британската биобанка, за да анализират сърдечни сканирания за по-малко от секунда – в сравнение с почти четвърт час преди – което им позволява да се съсредоточат върху случаите, които изискват най-голямо внимание.

След 11 години работа, 100 000 сесии на сканиране, всяка с продължителност около 5 часа, и инвестиция от над 60 милиона британски лири, UK Biobank достигна този важен етап.

Безпрецедентният мащаб на този проект за изображения – повече от 10 пъти по-голям от всичко, съществувало някога преди – позволява на учените да видят модели в заболявания, които иначе биха били неоткриваеми. Събирането на сканирания от 100 000 доброволци изглеждаше като несбъдната мечта… някои експерти дори попитаха дали сме добавили допълнителна нула по погрешка! Този мащабен проект за изображения прави невидимото видимо. Нещо повече, чрез комбиниране на тези изображения на различни части на тялото с цялата генетична и жизненоважна информация от нашите доброволци, учените получават много по-добро разбиране за това как функционират телата ни.

Сър Рори Колинс, професор, главен изследовател и главен изпълнителен директор, UK Biobank

По време на всяка сесия от всеки човек бяха събрани над 12 000 ЯМР изображения на мозъка, сърцето и корема, както и цялостни сканирания на тялото за измерване на костната плътност и телесните мазнини, както и ултразвуково сканиране на каротидните артерии. Всеки доброволец предостави и същата подробна информация, която е имал, когато е участвал за първи път в UK Biobank преди близо 15 години, включително данни за начина на живот, физически характеристики (като височина, тегло и сила на захват) и кръвна проба.

„Записах се за сканирането, защото искам да помогна за създаването на по-здравословно бъдеще за всички нас. Ето защо за първи път станах доброволец в UK Biobank преди повече от 15 години – за да бъда в услуга на учените, които работят толкова усилено за бъдещите поколения“, каза Алисън, член на Консултативната група на участниците в UK Biobank.

Данните от образната диагностика в този мащаб предоставят повече информация за редки заболявания и различните стадии на често срещани заболявания. Учените могат също така по-добре да сравняват здрави тела с такива с множество заболявания, което в крайна сметка им позволява да открият по-мощни маркери на заболяването.

„Проучването на образната диагностика на UK Biobank промени завинаги пейзажа на биомедицинските изследвания. Огромното количество данни позволи големи пробиви в компютъризирания анализ на изображения. Изследователите вече могат да измерват размера, формата и състава на почти всеки орган и тъкан в тялото за секунди, а не за часове на човек“, каза професор Луиз Томас, професор по метаболитно изобразяване в Университета на Уестминстър.

В допълнение към ползите, които вече са от полза за пациентите днес, тези образни данни стимулират фундаменталната наука, която би трябвало да доведе до нови диагностични тестове и лечения. Сред тези постижения са:

• Разработване на модел с изкуствен интелект, който създава персонализирана версия на здраво сърце (въз основа на възрастта, пола, теглото и ръста на човек), която може да се използва за откриване на разлики между истинското сърце на пациента и модела на здраво сърце и за откриване на ранни признаци на сърдечно заболяване.
• Откритието, че органите ни може би са биологично по-стари от хронологичната ни възраст, ще позволи на лекарите да видят от телесни сканирания и клинични данни кои органи са изложени на риск от развитие на заболяване и да намерят начини за предотвратяване на това, като в крайна сметка удължат живота.
• Откриване на нови връзки между сърцето и мозъка. Например, как структурните промени в сърцето увеличават риска от психични разстройства, включително депресия. Това е важно за разбирането на мозъчните заболявания.
• Демонстрация на това как инвазивна хирургична процедура може да бъде заменена с ЯМР за диагностициране и наблюдение на често срещано заболяване, мастно чернодробно заболяване.
• Предсказване на ранното начало на 38 заболявания чрез комбиниране на ЯМР изображения с други здравни данни и използване на изкуствен интелект, демонстриращо силата на напредналите технологии в прогнозирането на здравните рискове много преди появата на симптомите.
• Констатациите показват, че пиенето на една до две единици алкохол на ден е свързано с потенциално вредно намаляване на размера и структурата на мозъка, което вероятно води до повишен риск от загуба на паметта и деменция.
• Демонстриране, че хора с един и същ ИТМ могат да съхраняват мазнини по много различен начин поради генетиката – увеличавайки риска от заболявания като диабет и сърдечни заболявания при някои, докато ги предпазвайки при други.
• Използване на DEXA сканирания, за да се установи, че 1 на 10 души на средна възраст без други симптоми имат калцификати в коремната аорта (главният кръвоносен съд на тялото) - широко недиагностицирано, но смъртоносно състояние.

Данните в този мащаб откриват възможността за използване на машинно обучение за прогнозиране на заболявания години преди появата на симптомите.

„Фантастично е, че UK Biobank е събрала такова богатство от данни от щедри доброволци, а сканиранията добавят още един слой изящни детайли. Едно скорошно проучване използва сканирания на мозъка от 20 000 участници, данни за активността и генетика, за да разработи инструмент с изкуствен интелект, който предсказва кой е изложен на риск от Алцхаймер и Паркинсон. Очаквам с нетърпение да видя какво ще разкрият сканиранията на 100 000 души!“, каза професор Пол Матюс, председател на Работната група за образна диагностика на UK Biobank.

Проектът допринесе и за глобалната демократизация на достъпа до образни данни, като превърна ЯМР изображенията в данни, които могат да бъдат използвани от изследователи извън областта на образната диагностика, включително учени в страни с по-малко ресурси.

„Получихме невероятна обратна връзка от изследователи от цял свят за това как проектът за изображения използва резултатите в области на науката, които преди това не са обмисляли използването на данни от сканиране на тялото“, каза професор Наоми Алън, главен научен директор на UK Biobank.

Проектът за образна диагностика на UK Biobank започна като пилотен през 2014 г. с над 7000 доброволци – рекорд по това време. Основната фаза започна през 2016 г., като 100 000 от 500 000 доброволци на UK Biobank бяха поканени да участват в 5-часови сесии за образна диагностика в един от четирите специализирани центъра в цялата страна. Проектът продължава да кани доброволци за сесии за образна диагностика, след като достигна целта си от 100 000 участници.

Втората фаза на проекта започна през 2022 г. и има за цел да сканира повторно 60 000 от тези 100 000 участници не по-рано от две години след първата им сесия за образна диагностика. Този проект е в ход и се очаква да бъде завършен до 2029 г.

Данните от UK Biobank се предоставят на одобрени изследователи на партиди чрез защитената, облачна платформа за анализ на изследвания на UK Biobank (UKB-RAP). Очаква се данните от изображения от всички 100 000 участници да бъдат достъпни за изследователите до края на 2025 г.