Britská biobanka dokončila největší světový projekt skenování celého těla

Britská biobanka dokončila pozoruhodný projekt celotělového skenování na světě, který již nyní ovlivňuje způsob, jakým detekujeme a diagnostikujeme nemoci. Skenuje mozek, srdce, břicho, cévy, kosti a klouby 100 000 dobrovolníků. Tato vyšetření prováděná v tomto rozsahu nám ukazují, co se děje v tělech lidí s přibývajícím věkem, abychom mohli pochopit, jak, proč a kdy onemocníme.

Od roku 2015 jsou data zobrazovacího systému UK Biobank zveřejňována v dávkách a vědci z celého světa je využívají k vývoji lepších diagnostických testů pro život ohrožující stavy, jako jsou srdeční choroby, demence a rakovina. Schválení výzkumníci budou mít brzy přístup k více než miliardě anonymizovaných snímků od 100 000 dobrovolníků. Díky využití těchto dat spolu se stávajícími informacemi UK Biobank o životním stylu, anamnéze, genetice a krevních proteinech, které byly od stejných dobrovolníků shromážděny za posledních 15 let, umožňují tato data zobrazovacího systému výzkumníkům vidět, způsobem, který byl dříve nemožný, jak všechny aspekty našeho života ovlivňují naše zdraví.

Doposud bylo publikováno více než 1 300 recenzovaných vědeckých prací s využitím zobrazovacích dat z britské biobanky. Výsledky tohoto výzkumu již zlepšují péči v rámci NHS i mimo ni. Například:

• Nemocnice NHS po celé Velké Británii nyní využívají procesy vyvinuté společností UK Biobank k analýze snímků mozku z magnetické rezonance, což pomáhá přesněji diagnostikovat demenci.
• Kardiologická péče se zlepšila ve více než 90 zemích, protože lékaři používají nástroj umělé inteligence vyvinutý s využitím dat z britské biobanky k analýze srdečních skenů za méně než sekundu – oproti téměř čtvrthodině dříve – což jim umožňuje soustředit se na ty případy, které vyžadují největší pozornost.

Po 11 letech práce, 100 000 skenovacích sezeních, z nichž každé trvalo přibližně 5 hodin, a investici více než 60 milionů liber dosáhla UK Biobank tohoto významného milníku.

Bezprecedentní rozsah tohoto zobrazovacího projektu – více než 10krát větší než cokoli, co kdy existovalo – umožňuje vědcům vidět vzorce v nemocech, které by jinak byly nezjistitelné. Sběr skenů od 100 000 dobrovolníků se zdál jako nesplnitelný sen… někteří odborníci se dokonce ptali, zda jsme omylem nepřidali nulu navíc! Tento masivní zobrazovací projekt zviditelňuje neviditelné. Navíc kombinací těchto snímků různých částí těla se všemi genetickými a životně důležitými informacemi od našich dobrovolníků vědci mnohem lépe chápou, jak naše těla fungují.“

Sir Rory Collins, profesor, hlavní výzkumník a generální ředitel, UK Biobank

Během každé relace bylo od každé osoby pořízeno více než 12 000 snímků magnetické rezonance mozku, srdce a břicha, dále byly provedeny celotělové skenování pro měření hustoty kostí a tělesného tuku a ultrazvukové vyšetření krčních tepen. Každý dobrovolník také poskytl stejné podrobné informace, jaké měl, když se před téměř 15 lety poprvé zúčastnil UK Biobank, včetně údajů o životním stylu, fyzických atributů (jako je výška, hmotnost a síla úchopu) a vzorku krve.

„Přihlásila jsem se k vyšetření, protože chci pomoci vytvořit zdravější budoucnost pro nás všechny. Proto jsem se před více než 15 lety stala dobrovolnicí v UK Biobank – abych mohla sloužit vědcům, kteří tak tvrdě pracují pro budoucí generace,“ řekla Alison, členka poradní skupiny účastníků UK Biobank.

Zobrazovací data v tomto měřítku poskytují více informací o vzácných onemocněních a různých stádiích běžných onemocnění. Vědci mohou také lépe porovnávat zdravá těla s těmi s více onemocněními, což jim v konečném důsledku umožňuje najít účinnější markery onemocnění.

„Studie zobrazovacích metod provedená britskou Biobankou navždy změnila krajinu biomedicínského výzkumu. Obrovské množství dat umožnilo zásadní průlom v počítačové analýze obrazu. Výzkumníci nyní mohou měřit velikost, tvar a složení prakticky každého orgánu a tkáně v těle během několika sekund namísto hodin na osobu,“ uvedla profesorka Louise Thomasová, profesorka metabolického zobrazování na Westminsterské univerzitě.

Kromě výhod, které již dnes pacientům prospívají, tato zobrazovací data stimulují základní vědu, která by měla vést k novým diagnostickým testům a léčbě. Mezi tyto pokroky patří:

• Vývoj modelu umělé inteligence, který vytváří personalizovanou verzi zdravého srdce (na základě věku, pohlaví, hmotnosti a výšky osoby), jež lze použít k detekci rozdílů mezi skutečným srdcem pacienta a modelem zdravého srdce a k detekci včasných příznaků srdečního onemocnění.
• Objev, že naše orgány mohou být biologicky starší než náš chronologický věk, umožní lékařům na základě tělesných skenů a klinických dat zjistit, které orgány jsou ohroženy rozvojem onemocnění, a najít způsoby, jak tomu předcházet, a v konečném důsledku tak prodloužit život.
• Objevování nových souvislostí mezi srdcem a mozkem. Například, jak strukturální změny v srdci zvyšují riziko duševních poruch, včetně deprese. To je důležité pro pochopení onemocnění mozku.
• Ukázka toho, jak lze invazivní chirurgický zákrok nahradit magnetickou rezonancí (MRI) pro diagnostiku a monitorování běžného onemocnění, ztučnění jater.
• Predikce časného nástupu 38 onemocnění kombinací snímků magnetické rezonance s dalšími zdravotními daty a využitím umělé inteligence, demonstrující sílu pokročilých technologií v predikci zdravotních rizik dlouho předtím, než se objeví příznaky.
• Zjištění ukazují, že pití jedné až dvou jednotek alkoholu denně je spojeno s potenciálně škodlivým zmenšením velikosti a struktury mozku, což pravděpodobně vede ke zvýšenému riziku ztráty paměti a demence.
• Prokázání, že lidé se stejným BMI mohou ukládat tuk velmi odlišně kvůli genetice – u některých to zvyšuje riziko onemocnění, jako je cukrovka a srdeční choroby, zatímco u jiných to tuk chrání.
• Pomocí DEXA vyšetření se zjistilo, že u každého desátého člověka středního věku bez dalších příznaků se vyskytují kalcifikace v břišní aortě (hlavní cévě těla) – jde o široce nediagnostikovaný, ale smrtelný stav.

Data v tomto měřítku otevírají možnost využití strojového učení k predikci nemocí roky před objevením se příznaků.

„Je fantastické, že UK Biobank shromáždila takové množství dat od štědrých dobrovolníků a skeny přidávají další vrstvu vynikajících detailů. Jedna nedávná studie využila skeny mozků 20 000 účastníků, data o aktivitě a genetiku k vývoji nástroje umělé inteligence, který předpovídá, kdo je ohrožen Alzheimerovou a Parkinsonovou chorobou. Těším se, co odhalí skeny 100 000 lidí!“ řekl profesor Paul Matthews, předseda pracovní skupiny pro zobrazování UK Biobank.

Projekt také přispěl ke globální demokratizaci přístupu k zobrazovacím datům tím, že přeměnil snímky z magnetické rezonance na data, která mohou být využita výzkumníky mimo oblast zobrazování, včetně vědců v zemích s omezenými zdroji.

„Od výzkumníků z celého světa jsme obdrželi neuvěřitelnou zpětnou vazbu o tom, jak zobrazovací projekt využívá výsledky v oblastech vědy, které dříve neuvažovaly o využití dat ze skenování těla,“ uvedla profesorka Naomi Allenová, hlavní vědecká pracovnice UK Biobank.

Projekt zobrazování v UK Biobank začal jako pilotní projekt v roce 2014 s více než 7 000 dobrovolníky – v té době rekordní počet. Hlavní fáze začala v roce 2016, kdy bylo 100 000 z 500 000 dobrovolníků UK Biobank pozváno k účasti na pětihodinových zobrazovacích sezeních v jednom ze čtyř specializovaných center po celé zemi. Projekt i po dosažení cíle 100 000 účastníků nadále zve dobrovolníky na zobrazovací sezení.

Druhá fáze projektu začala v roce 2022 a jejím cílem je znovu naskenovat 60 000 z těchto 100 000 účastníků nejdříve dva roky po jejich prvním zobrazovacím sezení. Tento projekt stále probíhá a jeho dokončení se očekává do roku 2029.

Data z britské biobanky jsou schváleným výzkumníkům zpřístupněna v dávkách prostřednictvím zabezpečené cloudové platformy UK Biobank Research Analysis Platform (UKB-RAP). Očekává se, že zobrazovací data od všech 100 000 účastníků budou výzkumníkům k dispozici do konce roku 2025.