Britanska biobanka zaključila največji projekt skeniranja celotnega telesa na svetu

Britanska biobanka je v izjemnem dosežku, ki že vpliva na način odkrivanja in diagnosticiranja bolezni, zaključila največji projekt skeniranja celotnega telesa na svetu, v katerem so skenirali možgane, srce, trebuh, krvne žile, kosti in sklepe 100.000 prostovoljcev. Ti pregledi, izvedeni v takšnem obsegu, nam pokažejo, kaj se dogaja v telesih ljudi, ko se starajo, da lahko razumemo, kako, zakaj in kdaj zbolimo.

Podatki slikovnih podatkov iz britanske biobanke se od leta 2015 objavljajo v serijah, znanstveniki po vsem svetu pa jih uporabljajo za razvoj boljših diagnostičnih testov za življenjsko nevarna stanja, kot so bolezni srca, demenca in rak. Kmalu bodo imeli odobreni raziskovalci dostop do več kot milijarde anonimiziranih slik 100.000 prostovoljcev. Z uporabo teh podatkov skupaj z obstoječimi podatki iz britanske biobanke o življenjskem slogu, zdravstveni anamnezi, genetiki in krvnih beljakovinah, zbranimi od teh istih prostovoljcev v zadnjih 15 letih, ti slikovni podatki raziskovalcem omogočajo, da na načine, ki so bili prej nemogoči, vidijo, kako vsi vidiki našega življenja vplivajo na naše zdravje.

Do danes je bilo objavljenih več kot 1300 strokovno pregledanih znanstvenih člankov z uporabo slikovnih podatkov UK Biobank. Rezultati teh raziskav že izboljšujejo oskrbo v NHS in drugod. Na primer:

• Spominske bolnišnice NHS po vsej Veliki Britaniji zdaj uporabljajo postopke, razvite pri UK Biobank, za analizo slik MRI možganov, kar pomaga pri natančnejšem diagnosticiranju demence.
• Oskrba srca se je izboljšala v več kot 90 državah, saj zdravniki uporabljajo orodje umetne inteligence, razvito z uporabo podatkov britanske biobanke, za analizo srčnih posnetkov v manj kot sekundi – v primerjavi s skoraj četrtino ure prej – kar jim omogoča, da se osredotočijo na tiste primere, ki zahtevajo največ pozornosti.

Po 11 letih dela, 100.000 skeniranjih, od katerih je vsako trajalo približno 5 ur, in naložbi v višini več kot 60 milijonov funtov je UK Biobank dosegel ta pomemben mejnik.

Neprimerljiv obseg tega slikovnega projekta – več kot 10-krat večji od vsega, kar je kdajkoli obstajalo – znanstvenikom omogoča, da vidijo vzorce bolezni, ki bi jih sicer ne bi bilo mogoče zaznati. Zbiranje slik 100.000 prostovoljcev se je zdelo kot neuresničljive sanje... nekateri strokovnjaki so celo vprašali, ali smo pomotoma dodali dodatno ničlo! Ta obsežen slikovni projekt naredi nevidno vidno. Še več, z združevanjem teh slik različnih delov telesa z vsemi genetskimi in vitalnimi informacijami naših prostovoljcev znanstveniki veliko bolje razumejo, kako delujejo naša telesa.«

Sir Rory Collins, profesor, glavni raziskovalec in izvršni direktor, UK Biobank

Med vsako seanso je bilo od vsake osebe zbranih več kot 12.000 slik magnetne resonance možganov, srca in trebuha, opravljeni pa so bili tudi celostni posnetki telesa za merjenje gostote kosti in telesne maščobe ter ultrazvočni pregled karotidnih arterij. Vsak prostovoljec je posredoval tudi enake podrobne informacije, kot jih je imel, ko je prvič sodeloval v projektu UK Biobank pred skoraj 15 leti, vključno s podatki o življenjskem slogu, telesnimi lastnostmi (kot so višina, teža in moč oprijema) in vzorcem krvi.

»Na skeniranje sem se prijavila, ker želim pomagati ustvariti bolj zdravo prihodnost za vse nas. Zato sem pred več kot 15 leti prvič postala prostovoljka v britanski biobanki – da bi bila v pomoč znanstvenikom, ki tako trdo delajo za prihodnje generacije,« je dejala Alison, članica svetovalne skupine udeležencev britanske biobanke.

Slikovni podatki v takšnem obsegu zagotavljajo več informacij o redkih boleznih in različnih fazah pogostih bolezni. Znanstveniki lahko tudi bolje primerjajo zdrava telesa s tistimi z več boleznimi, kar jim na koncu omogoča, da najdejo močnejše označevalce bolezni.

»Študija slikanja v britanski Biobank je za vedno spremenila krajino biomedicinskih raziskav. Ogromna količina podatkov je omogočila velike preboje v računalniški analizi slik. Raziskovalci lahko zdaj v nekaj sekundah namesto v urah na osebo izmerijo velikost, obliko in sestavo praktično vsakega organa in tkiva v telesu,« je dejala profesorica Louise Thomas, profesorica metabolnega slikanja na Univerzi v Westminsterju.

Poleg koristi, ki že danes koristijo pacientom, ti slikovni podatki spodbujajo temeljno znanost, ki bi morala voditi do novih diagnostičnih testov in zdravljenj. Med temi napredki so:

• Razvoj modela umetne inteligence, ki ustvari personalizirano različico zdravega srca (na podlagi starosti, spola, teže in višine osebe), ki se lahko uporabi za odkrivanje razlik med pacientovim pravim srcem in modelom zdravega srca ter za odkrivanje zgodnjih znakov srčne bolezni.
• Odkritje, da so naši organi biološko starejši od naše kronološke starosti, bo zdravnikom omogočilo, da iz telesnih slik in kliničnih podatkov vidijo, kateri organi so ogroženi zaradi bolezni, in najdejo načine za preprečevanje tega, kar bo na koncu podaljšalo življenje.
• Odkrivanje novih povezav med srcem in možgani. Na primer, kako strukturne spremembe v srcu povečajo tveganje za duševne motnje, vključno z depresijo. To je pomembno za razumevanje možganskih bolezni.
• Prikaz, kako lahko invazivni kirurški poseg nadomestimo z magnetno resonanco za diagnozo in spremljanje pogoste bolezni, zamaščenosti jeter.
• Napovedovanje zgodnjega nastopa 38 bolezni z združevanjem slik MRI z drugimi zdravstvenimi podatki in uporabo umetne inteligence, kar dokazuje moč napredne tehnologije pri napovedovanju zdravstvenih tveganj že dolgo pred pojavom simptomov.
• Ugotovitve kažejo, da je pitje ene do dveh enot alkohola na dan povezano s potencialno škodljivim zmanjšanjem velikosti in strukture možganov, kar verjetno vodi do povečanega tveganja za izgubo spomina in demenco.
• Dokaz, da lahko ljudje z enakim ITM zaradi genetike zelo različno shranjujejo maščobo – pri nekaterih povečajo tveganje za bolezni, kot sta sladkorna bolezen in bolezni srca, pri drugih pa jo ščitijo.
• Z uporabo DEXA preiskav so ugotovili, da ima 1 od 10 ljudi srednjih let brez drugih simptomov kalcifikacije v trebušni aorti (glavni krvni žili v telesu) – stanje, ki je pogosto nediagnosticirano, a smrtonosno.

Podatki v takšnem obsegu odpirajo možnost uporabe strojnega učenja za napovedovanje bolezni leta pred pojavom simptomov.

»Fantastično je, da je UK Biobank zbrala toliko podatkov od radodarnih prostovoljcev, posnetki pa dodajo še eno plast izjemnih podrobnosti. Nedavna študija je uporabila posnetke možganov 20.000 udeležencev, podatke o aktivnosti in genetiko za razvoj orodja umetne inteligence, ki napoveduje, kdo je ogrožen z Alzheimerjevo in Parkinsonovo boleznijo. Veselim se, kaj bodo razkrili posnetki 100.000 ljudi!« je dejal profesor Paul Matthews, predsednik delovne skupine za slikanje UK Biobank.

Projekt je prispeval tudi k globalni demokratizaciji dostopa do slikovnih podatkov, saj je MR-slike spremenil v podatke, ki jih lahko uporabljajo raziskovalci zunaj področja slikanja, vključno z znanstveniki v državah z manj viri.

»Prejeli smo neverjetne povratne informacije raziskovalcev z vsega sveta o tem, kako projekt slikanja uporablja rezultate na področjih znanosti, ki prej niso razmišljala o uporabi podatkov skeniranja telesa,« je dejala profesorica Naomi Allen, glavna znanstvena direktorica UK Biobank.

Projekt slikanja UK Biobank se je začel kot pilotni projekt leta 2014 z več kot 7000 prostovoljci – kar je bil takrat rekord. Glavna faza se je začela leta 2016, ko je bilo 100.000 od 500.000 prostovoljcev UK Biobank povabljenih k sodelovanju v 5-urnih slikalnih sejah v enem od štirih namenskih centrov po vsej državi. Projekt še naprej vabi prostovoljce k slikalnim sejam, potem ko je dosegel cilj 100.000 udeležencev.

Druga faza projekta se je začela leta 2022 in njen cilj je ponovno skenirati 60.000 od teh 100.000 udeležencev ne prej kot dve leti po njihovem prvem slikanju. Ta projekt še poteka in naj bi bil zaključen do leta 2029.

Podatki UK Biobank so odobrenim raziskovalcem na voljo v serijah prek varne platforme UK Biobank Research Analysis Platform v oblaku (UKB-RAP). Slikovni podatki vseh 100.000 udeležencev naj bi bili raziskovalcem na voljo do konca leta 2025.