UK Biobank on saanut päätökseen maailman suurimman koko kehon skannausprojektin

Merkittävä saavutus, jolla on jo vaikutusta tautien havaitsemiseen ja diagnosointiin, on UK Biobank, joka on saanut päätökseen maailman suurimman koko kehon skannausprojektin, jossa skannattiin 100 000 vapaaehtoisen aivot, sydän, vatsa, verisuonet, luut ja nivelet. Nämä tässä mittakaavassa tehdyt skannaukset näyttävät meille, mitä ihmisten kehossa tapahtuu heidän ikääntyessään, jotta voimme ymmärtää, miten, miksi ja milloin sairastumme.

Vuodesta 2015 lähtien UK Biobankin kuvantamisdataa on julkaistu erissä, ja tiedemiehet ympäri maailmaa käyttävät dataa kehittääkseen parempia diagnostisia testejä hengenvaarallisiin sairauksiin, kuten sydänsairauksiin, dementiaan ja syöpään. Pian hyväksytyillä tutkijoilla on käytössään yli miljardi anonymisoitua kuvaa 100 000 vapaaehtoiselta. Käyttämällä tätä yhdessä olemassa olevien UK Biobankin tietojen kanssa, jotka koskevat samojen vapaaehtoisten elämäntapaa, sairaushistoriaa, genetiikkaa ja veriproteiineja viimeisten 15 vuoden aikana, tämä kuvantamisdata antaa tutkijoille mahdollisuuden nähdä aiemmin mahdottomalla tavalla, miten kaikki elämämme osa-alueet vaikuttavat terveyteemme.

Tähän mennessä on julkaistu yli 1 300 vertaisarvioitua tieteellistä artikkelia, joissa on käytetty UK Biobankin kuvantamisdataa. Tämän tutkimuksen tulokset parantavat jo hoitoa NHS:ssä ja sen ulkopuolella. Esimerkiksi:

• Ison-Britannian NHS-muistosairaalat käyttävät nyt UK Biobankin kehittämiä prosesseja aivojen MRI-kuvien analysointiin, mikä auttaa diagnosoimaan dementiaa tarkemmin.
• Sydänhoito on parantunut yli 90 maassa, kun lääkärit käyttävät UK Biobankin dataa hyödyntävää tekoälytyökalua sydänkuvien analysointiin alle sekunnissa – aiemmin lähes varttitunnin sijaan. Näin he voivat keskittyä niihin tapauksiin, jotka vaativat eniten huomiota.

11 vuoden työn, 100 000 noin viisi tuntia kestäneen skannausistunnon ja yli 60 miljoonan punnan investoinnin jälkeen UK Biobank on saavuttanut tämän merkittävän virstanpylvään.

Tämän kuvantamisprojektin ennennäkemätön mittakaava – yli 10 kertaa suurempi kuin mikään aiempi – antaa tiedemiehille mahdollisuuden nähdä sairauksien kaavoja, jotka muuten olisivat havaitsemattomia. Skannausten kerääminen 100 000 vapaaehtoiselta tuntui haaveelta… jotkut asiantuntijat jopa kysyivät, olimmeko vahingossa lisänneet ylimääräisen nollan! Tämä massiivinen kuvantamisprojekti tekee näkymättömästä näkyvää. Lisäksi yhdistämällä nämä kuvat eri kehon osista kaikkiin vapaaehtoistemme geneettisiin ja elintärkeisiin tietoihin tiedemiehet saavat paljon paremman ymmärryksen siitä, miten kehomme toimii.

Sir Rory Collins, professori, päätutkija ja toimitusjohtaja, UK Biobank

Jokaisen istunnon aikana jokaiselta henkilöltä kerättiin yli 12 000 MRI-kuvaa aivoista, sydämestä ja vatsasta, minkä lisäksi tehtiin koko kehon skannaukset luuntiheyden ja kehon rasvaprosentin mittaamiseksi sekä kaulavaltimoiden ultraäänitutkimus. Jokainen vapaaehtoinen antoi myös samat yksityiskohtaiset tiedot, jotka heillä oli mukanaan osallistuessaan ensimmäisen kerran UK Biobankiin lähes 15 vuotta sitten, mukaan lukien elämäntapatiedot, fyysiset ominaisuudet (kuten pituus, paino ja puristusvoima) sekä verinäyte.

”Ilmoittauduin skannaukseen, koska haluan auttaa luomaan terveellisemmän tulevaisuuden meille kaikille. Siksi minusta tuli alun perin UK Biobankin vapaaehtoinen yli 15 vuotta sitten – palvellakseni tiedemiehiä, jotka työskentelevät niin kovasti tulevien sukupolvien eteen”, sanoi Alison, UK Biobankin osallistujien neuvoa-antavan ryhmän jäsen.

Tämän mittakaavan kuvantamisdata tarjoaa enemmän tietoa harvinaisista sairauksista ja yleisten sairauksien eri vaiheista. Tutkijat voivat myös paremmin verrata terveitä kehoja useita sairauksia sairastaviin, mikä lopulta mahdollistaa tehokkaampien sairauksien merkkiaineiden löytämisen.

”UK Biobankin kuvantamistutkimus on muuttanut biolääketieteellisen tutkimuksen maisemaa pysyvästi. Valtava tietomäärä on mahdollistanut merkittäviä läpimurtoja tietokonepohjaisessa kuvantamisanalyysissä. Tutkijat voivat nyt mitata käytännössä jokaisen elimen ja kudoksen koon, muodon ja koostumuksen sekunneissa henkilöä kohden tuntien sijaan”, sanoo professori Louise Thomas, aineenvaihduntakuvantamisen professori Westminsterin yliopistosta.

Sen lisäksi, että potilaille on jo nyt hyötyä näistä kuvantamisdatoista, ne stimuloivat perustutkimusta, jonka pitäisi johtaa uusiin diagnostisiin testeihin ja hoitoihin. Näihin edistysaskeliin kuuluu muun muassa:

• Tekoälymallin kehittäminen, joka luo personoidun version terveestä sydämestä (henkilön iän, sukupuolen, painon ja pituuden perusteella). Mallia voidaan käyttää havaitsemaan potilaan todellisen sydämen ja terveen sydänmallin väliset erot ja havaitsemaan sydänsairauden varhaisia merkkejä.
• Löytö, että elimemme saattavat olla biologisesti vanhempia kuin kronologinen ikämme, antaa lääkäreille mahdollisuuden nähdä kehokuvauksista ja kliinisistä tiedoista, mitkä elimet ovat vaarassa sairastua, ja löytää keinoja ehkäistä tätä, mikä lopulta pidentää elämää.
• Uusien yhteyksien löytäminen sydämen ja aivojen välillä. Esimerkiksi miten sydämen rakenteelliset muutokset lisäävät mielenterveyshäiriöiden, kuten masennuksen, riskiä. Tämä on tärkeää aivosairauksien ymmärtämisen kannalta.
• Osoitus siitä, miten invasiivinen kirurginen toimenpide voidaan korvata magneettikuvauksella yleisen sairauden, rasvamaksan, diagnosoinnissa ja seurannassa.
• Ennustaa 38 sairauden varhaista puhkeamista yhdistämällä magneettikuvauksia muihin terveystietoihin ja käyttämällä tekoälyä, mikä osoittaa edistyneen teknologian tehon terveysriskien ennustamisessa kauan ennen oireiden ilmenemistä.
• Tutkimustulokset osoittavat, että yhden tai kahden alkoholiannoksen nauttiminen päivässä liittyy mahdollisesti haitalliseen aivojen koon ja rakenteen pienenemiseen, mikä todennäköisesti lisää muistinmenetyksen ja dementian riskiä.
• Osoittaa, että saman painoindeksin omaavat ihmiset voivat varastoida rasvaa hyvin eri tavalla genetiikan vuoksi – mikä lisää joillakin sairauksien, kuten diabeteksen ja sydänsairauksien, riskiä, kun taas toisilla se suojaa rasvaa.
• DEXA-kuvausten avulla paljastui, että yhdellä kymmenestä keski-ikäisestä ihmisestä, joilla ei ole muita oireita, on kalkkeutumista vatsa-aortassa (kehon pääverisuonessa) – laajalti diagnosoimaton mutta tappava tila.

Tämän mittakaavan data avaa mahdollisuuden käyttää koneoppimista sairauksien ennustamiseen vuosia ennen oireiden ilmenemistä.

”On fantastista, että UK Biobank on kerännyt näin paljon dataa anteliailta vapaaehtoisilta, ja skannaukset lisäävät uuden kerroksen erittäin yksityiskohtaista sisältöä. Eräässä tuoreessa tutkimuksessa käytettiin 20 000 osallistujan aivoskannauksia, aktiivisuusdataa ja genetiikkaa tekoälytyökalun kehittämiseen, joka ennustaa, kenellä on Alzheimerin ja Parkinsonin taudin riski. Odotan innolla, mitä 100 000 ihmisen skannaukset paljastavat!”, sanoi professori Paul Matthews, UK Biobank Imaging Working Groupin puheenjohtaja.

Projekti edisti myös kuvantamisdatan saatavuuden maailmanlaajuista demokratisointia muuttamalla magneettikuvauskuvat dataksi, jota voivat käyttää myös kuvantamisalan ulkopuoliset tutkijat, mukaan lukien tiedemiehet resurssiltaan vähävaraisissa maissa.

”Olemme saaneet uskomattoman paljon palautetta tutkijoilta ympäri maailmaa siitä, miten kuvantamisprojekti hyödyntää tuloksia tieteenaloilla, joilla ei ole aiemmin harkittu vartaloskannausdatan käyttöä”, sanoo UK Biobankin tieteellinen johtaja, professori Naomi Allen.

UK Biobankin kuvantamisprojekti alkoi pilottihankkeena vuonna 2014 yli 7 000 vapaaehtoisen voimin – tuolloin ennätys. Päävaihe alkoi vuonna 2016, jolloin 100 000 UK Biobankin 500 000 vapaaehtoisesta kutsuttiin osallistumaan viiden tunnin kuvantamissessioihin yhdessä neljästä eri puolilla maata sijaitsevasta keskuksesta. Projekti jatkaa vapaaehtoisten kutsumista kuvantamissessioihin saavutettuaan 100 000 osallistujan tavoitteen.

Hankkeen toinen vaihe alkoi vuonna 2022, ja sen tavoitteena on skannata uudelleen 60 000 näistä 100 000 osallistujasta aikaisintaan kahden vuoden kuluttua heidän ensimmäisestä kuvantamisistunnostaan. Tämä hanke on käynnissä ja sen odotetaan valmistuvan vuoteen 2029 mennessä.

UK Biobankin tiedot asetetaan hyväksyttyjen tutkijoiden saataville erissä suojatun, pilvipohjaisen UK Biobank Research Analysis Platform (UKB-RAP) -alustan kautta. Kaikkien 100 000 osallistujan kuvantamistietojen odotetaan olevan tutkijoiden saatavilla vuoden 2025 loppuun mennessä.