UK Biobank lõpetab maailma suurima täiskeha skaneerimise projekti

Märkimisväärse saavutusena, mis juba mõjutab haiguste avastamise ja diagnoosimise viise, on UK Biobank lõpetanud maailma suurima kogu keha skaneerimise projekti, skaneerides 100 000 vabatahtliku aju, südant, kõhtu, veresooni, luid ja liigeseid. Need sellises ulatuses läbi viidud skaneeringud näitavad meile, mis toimub inimeste kehas vananedes, et saaksime aru, kuidas, miks ja millal me haigestume.

Alates 2015. aastast on Ühendkuningriigi biopanga pildiandmeid partiidena avaldatud ning teadlased üle maailma kasutavad neid andmeid paremate diagnostiliste testide väljatöötamiseks eluohtlike seisundite, näiteks südamehaiguste, dementsuse ja vähi raviks. Peagi on heakskiidetud teadlastel juurdepääs enam kui miljardile anonüümsele pildile 100 000 vabatahtlikult. Kasutades seda koos olemasoleva Ühendkuningriigi biopanga teabega elustiili, haigusloo, geneetika ja verevalkude kohta, mis on samadelt vabatahtlikelt viimase 15 aasta jooksul kogutud, võimaldavad need pildiandmed teadlastel näha varem võimatul viisil, kuidas kõik meie elu aspektid mõjutavad meie tervist.

Praeguseks on avaldatud üle 1300 eelretsenseeritud teadusartikli, mis kasutavad Ühendkuningriigi biopanga pildiandmeid. Selle uuringu tulemused parandavad juba ravi nii NHS-is kui ka mujal. Näiteks:

• Ühendkuningriigi NHS-i memoriaalhaiglad kasutavad nüüd Ühendkuningriigi biopangas välja töötatud protsesse aju magnetresonantstomograafia (MRI) kujutiste analüüsimiseks, mis aitab dementsust täpsemalt diagnoosida.
• Südamehooldus on paranenud enam kui 90 riigis, kuna arstid kasutavad Ühendkuningriigi biopanga andmete põhjal välja töötatud tehisintellekti tööriista, et analüüsida südameuuringuid vähem kui sekundiga – võrreldes varasema peaaegu veerandtunniga –, mis võimaldab neil keskenduda juhtumitele, mis vajavad kõige rohkem tähelepanu.

Pärast 11 aastat kestnud tööd, 100 000 umbes 5 tundi kestnud skaneerimisseanssi ja enam kui 60 miljoni naela suurust investeeringut on UK Biobank saavutanud selle olulise verstaposti.

Selle pildiprojekti enneolematu ulatus – enam kui 10 korda suurem kui kõik, mis kunagi varem eksisteerinud on – võimaldab teadlastel näha haiguste mustreid, mis muidu oleksid avastamata. 100 000 vabatahtlikult piltide kogumine tundus olevat toruunenägu... mõned eksperdid küsisid isegi, kas me oleme kogemata lisanud nulli! See ulatuslik pildiprojekt muudab nähtamatu nähtavaks. Lisaks saavad teadlased, kombineerides neid erinevate kehaosade pilte kogu meie vabatahtlikelt saadud geneetilise ja elutähtsa teabega, palju parema arusaama sellest, kuidas meie keha töötab.

Sir Rory Collins, professor, Ühendkuningriigi biopanga juhtivteadur ja tegevjuht

Iga seansi jooksul koguti igalt inimeselt üle 12 000 MRI-pildi ajust, südamest ja kõhust, lisaks tehti kogu keha skaneeringud luutiheduse ja keharasva mõõtmiseks ning unearterite ultraheliuuring. Iga vabatahtlik esitas ka sama üksikasjaliku teabe, mis tal oli peaaegu 15 aastat tagasi Ühendkuningriigi biopangas osaledes, sealhulgas elustiiliandmed, füüsilised omadused (nagu pikkus, kaal ja haardetugevus) ning vereproovi.

„Registreerusin skaneerimisele, sest tahan aidata luua meile kõigile tervema tuleviku. Seepärast hakkasin üle 15 aasta tagasi Ühendkuningriigi biopanga vabatahtlikuks – et olla abiks teadlastele, kes töötavad tulevaste põlvkondade heaks nii kõvasti,“ ütles Alison, Ühendkuningriigi biopanga osalejate nõuanderühma liige.

Sellise ulatusega pildiandmed annavad rohkem teavet haruldaste haiguste ja levinud haiguste eri staadiumite kohta. Teadlased saavad ka paremini võrrelda terveid kehasid mitme haigusega inimestega, mis võimaldab neil lõpuks leida tugevamaid haiguste markereid.

„Suurbritannia biopanga pildiuuringud on biomeditsiiniliste uuringute maastikku igaveseks muutnud. Tohutu andmemaht on võimaldanud arvutipõhises pildianalüüsis suuri läbimurdeid. Teadlased saavad nüüd mõõta praktiliselt iga keha organi ja koe suurust, kuju ja koostist sekundite, mitte tundide jooksul inimese kohta,“ ütles Westminsteri ülikooli metaboolse pildistamise professor Louise Thomas.

Lisaks hüvedele, millest patsiendid juba täna kasu saavad, stimuleerivad need pildiandmed baasteadust, mis peaks viima uute diagnostiliste testide ja ravimeetoditeni. Nende edusammude hulgas on:

• Tehisintellekti mudeli arendamine, mis loob terve südame isikupärastatud versiooni (põhineb inimese vanusel, sool, kaalul ja pikkusel), mida saab kasutada patsiendi päris südame ja terve südame mudeli erinevuste tuvastamiseks ning südamehaiguste varajaste tunnuste avastamiseks.
• Avastus, et meie organid võivad olla bioloogiliselt vanemad kui meie kronoloogilised vanused, võimaldab arstidel kehaskaneeringute ja kliiniliste andmete põhjal näha, millised organid on haiguste tekke riskirühmas, ning leida viise nende ennetamiseks, pikendades lõppkokkuvõttes eluiga.
• Uute seoste avastamine südame ja aju vahel. Näiteks kuidas südame struktuurimuutused suurendavad vaimsete häirete, sealhulgas depressiooni riski. See on oluline ajuhaiguste mõistmiseks.
• Demonstratsioon, kuidas invasiivset kirurgilist protseduuri saab MRI-ga asendada levinud haiguse, rasvmaksa, diagnoosimisel ja jälgimisel.
• 38 haiguse varajase avaldumise ennustamine, kombineerides magnetresonantstomograafia (MRI) pilte muude terviseandmetega ja kasutades tehisintellekti, demonstreerides täiustatud tehnoloogia võimet ennustada terviseriske juba ammu enne sümptomite ilmnemist.
• Leiud, et ühe kuni kahe alkoholiühiku joomine päevas on seotud aju suuruse ja struktuuri potentsiaalselt kahjuliku vähenemisega, mis tõenäoliselt suurendab mälukaotuse ja dementsuse riski.
• See näitab, et sama KMI-ga inimesed võivad geneetika tõttu rasva talletada väga erinevalt – suurendades mõnel juhul selliste haiguste nagu diabeet ja südamehaigused riski, samas kui teistel seda kaitstakse.
• DEXA-skaneeringute abil selgus, et igal kümnel keskealisel inimesel, kellel puuduvad muud sümptomid, on kõhuaordis (keha peamises veresoones) kaltsifikatsioon – see on laialdaselt diagnoosimata, kuid surmav seisund.

Sellise ulatusega andmed avavad võimaluse kasutada masinõpet haiguste ennustamiseks aastaid enne sümptomite ilmnemist.

„On fantastiline, et UK Biobank on kogunud heldelt vabatahtlikult nii palju andmeid ja skaneeringud lisavad veel ühe kihi peeneid detaile. Ühes hiljutises uuringus kasutati 20 000 osaleja aju skaneeringuid, aktiivsusandmeid ja geneetilist analüüsi, et töötada välja tehisintellekti tööriist, mis ennustab, kellel on Alzheimeri ja Parkinsoni tõve risk. Ootan põnevusega, mida 100 000 inimese skaneeringud näitavad!“ ütles Ühendkuningriigi biopanga kuvamistöörühma esimees professor Paul Matthews.

Projekt aitas kaasa ka pildiandmete kättesaadavuse ülemaailmsele demokratiseerimisele, muutes magnetresonantstomograafia (MR) pildid andmeteks, mida saavad kasutada ka pildindusvaldkonna välised teadlased, sealhulgas teadlased vähem ressurssidega riikides.

„Oleme saanud teadlastelt üle maailma uskumatut tagasisidet selle kohta, kuidas pildindusprojekt kasutab tulemusi teadusvaldkondades, kus varem pole kehaskaneerimise andmete kasutamist kaalutud,“ ütles Ühendkuningriigi biopanga teadusjuht professor Naomi Allen.

Ühendkuningriigi biopanga kuvamisprojekt algas pilootprojektina 2014. aastal, kus osales üle 7000 vabatahtliku – tolle aja rekord. Põhifaas algas 2016. aastal, kui 100 000 Ühendkuningriigi biopanga 500 000 vabatahtlikust kutsuti osalema 5-tunnistel kuvamisseanssidel ühes neljast spetsiaalsest keskusest üle kogu riigi. Projekt jätkab vabatahtlike kutsumist kuvamisseanssidele ka pärast 100 000 osaleja eesmärgi saavutamist.

Projekti teine etapp algas 2022. aastal ja selle eesmärk on skaneerida uuesti 60 000 neist 100 000 osalejast mitte varem kui kaks aastat pärast nende esimest pildiuuringut. See projekt on käimas ja peaks valmima 2029. aastaks.

Ühendkuningriigi biopanga andmed tehakse heakskiidetud teadlastele kättesaadavaks partiidena turvalise pilvepõhise Ühendkuningriigi biopanga uurimis- ja analüüsiplatvormi (UKB-RAP) kaudu. Kõigi 100 000 osaleja pildiandmed peaksid teadlastele olema kättesaadavad 2025. aasta lõpuks.