UK Biobank melengkapkan projek pengimbasan seluruh badan terbesar di dunia

Dalam pencapaian luar biasa yang sudah memberi kesan kepada cara kami mengesan dan mendiagnosis penyakit, UK Biobank telah menyelesaikan projek pengimbasan seluruh badan terbesar di dunia, mengimbas otak, jantung, perut, saluran darah, tulang dan sendi 100,000 sukarelawan. Imbasan ini, yang dijalankan pada skala ini, menunjukkan kepada kita apa yang berlaku dalam tubuh manusia apabila mereka semakin tua, supaya kita dapat memahami bagaimana, mengapa dan bila kita jatuh sakit.

Sejak 2015, data pengimejan Biobank UK telah dikeluarkan secara berkelompok, dengan saintis di seluruh dunia menggunakan data tersebut untuk membangunkan ujian diagnostik yang lebih baik untuk keadaan yang mengancam nyawa seperti penyakit jantung, demensia dan kanser. Tidak lama lagi, penyelidik yang diluluskan akan mempunyai akses kepada lebih daripada satu bilion imej tanpa nama daripada 100,000 sukarelawan. Menggunakan ini bersama maklumat UK Biobank sedia ada tentang gaya hidup, sejarah perubatan, genetik dan protein darah yang dikumpul daripada sukarelawan yang sama ini sejak 15 tahun lalu, data pengimejan ini membolehkan penyelidik melihat, dengan cara yang mustahil sebelum ini, bagaimana semua aspek kehidupan kita mempengaruhi kesihatan kita.

Sehingga kini, lebih daripada 1,300 kertas saintifik yang disemak rakan sebaya telah diterbitkan menggunakan data pengimejan Biobank UK. Hasil penyelidikan ini sudah pun meningkatkan penjagaan di NHS dan seterusnya. Contohnya:

• Hospital peringatan NHS di seluruh UK kini menggunakan proses yang dibangunkan dari UK Biobank untuk menganalisis imej MRI otak, membantu mendiagnosis demensia dengan lebih tepat.
• Penjagaan jantung telah bertambah baik di lebih 90 negara kerana doktor menggunakan alat AI yang dibangunkan menggunakan data Biobank UK untuk menganalisis imbasan jantung dalam masa kurang dari satu saat – meningkat daripada hampir seperempat jam sebelumnya – membolehkan mereka menumpukan perhatian pada kes-kes yang memerlukan perhatian yang paling.

Selepas 11 tahun bekerja, 100,000 sesi pengimbasan, setiap satu berlangsung sekitar 5 jam, dan pelaburan lebih daripada £60 juta, UK Biobank telah mencapai pencapaian penting ini.

Skala projek pengimejan yang tidak pernah berlaku sebelum ini - lebih daripada 10 kali lebih besar daripada apa-apa yang pernah wujud sebelum ini - membolehkan saintis melihat corak penyakit yang sebaliknya tidak dapat dikesan. Mengumpul imbasan daripada 100,000 sukarelawan seolah-olah seperti mimpi paip… sesetengah pakar bertanya sama ada kami telah menambah sifar tambahan secara tidak sengaja! Projek pengimejan besar-besaran ini menjadikan yang tidak kelihatan kelihatan. Lebih-lebih lagi, dengan menggabungkan imej bahagian badan yang berbeza ini dengan semua maklumat genetik dan penting daripada sukarelawan kami, saintis mendapat pemahaman yang lebih baik tentang cara badan kita berfungsi."

Sir Rory Collins, Profesor, Penyiasat Utama dan Ketua Pegawai Eksekutif, UK Biobank

Semasa setiap sesi, lebih daripada 12,000 imej MRI otak, jantung dan perut dikumpulkan daripada setiap orang, serta imbasan seluruh badan untuk mengukur ketumpatan tulang dan lemak badan, dan imbasan ultrasound pada arteri karotid. Setiap sukarelawan juga memberikan maklumat terperinci yang sama yang mereka miliki semasa mereka mula-mula mengambil bahagian dalam UK Biobank hampir 15 tahun yang lalu, termasuk data gaya hidup, sifat fizikal (seperti ketinggian, berat dan kekuatan cengkaman), dan sampel darah.

"Saya mendaftar untuk imbasan kerana saya mahu membantu mencipta masa depan yang lebih sihat untuk kita semua. Itulah sebabnya saya mula-mula menjadi sukarelawan UK Biobank lebih 15 tahun lalu - untuk berkhidmat kepada saintis yang bekerja keras untuk generasi akan datang," kata Alison, ahli Kumpulan Penasihat Peserta Biobank UK.

Data pengimejan pada skala ini memberikan lebih banyak maklumat tentang penyakit jarang berlaku dan peringkat penyakit biasa yang berbeza. Para saintis juga boleh membandingkan badan yang sihat dengan lebih baik dengan mereka yang mempunyai pelbagai penyakit, akhirnya membolehkan mereka mencari penanda penyakit yang lebih kuat.

"Kajian pengimejan Biobank UK telah mengubah landskap penyelidikan bioperubatan selama-lamanya. Jumlah data yang besar telah membolehkan penemuan besar dalam analisis imej berkomputer. Penyelidik kini boleh mengukur saiz, bentuk dan komposisi hampir setiap organ dan tisu dalam badan dalam beberapa saat dan bukannya jam setiap orang," kata Profesor Louise Thomas, profesor pengimejan metabolik di Universiti Westminster.

Sebagai tambahan kepada faedah yang telah memberi manfaat kepada pesakit hari ini, data pengimejan ini merangsang sains asas yang sepatutnya membawa kepada ujian dan rawatan diagnostik baharu. Antara kemajuan ini:

• Membangunkan model AI yang mencipta versi diperibadikan bagi jantung yang sihat (berdasarkan umur, jantina, berat dan ketinggian seseorang) yang boleh digunakan untuk mengesan perbezaan antara jantung sebenar pesakit dan model jantung yang sihat dan mengesan tanda awal penyakit jantung.
• Penemuan bahawa organ kita mungkin lebih tua secara biologi daripada usia kronologi kita akan membolehkan doktor melihat daripada imbasan badan dan data klinikal organ mana yang berisiko mendapat penyakit dan mencari cara untuk mencegahnya, akhirnya memanjangkan hayat.
• Menemui hubungan baharu antara jantung dan otak. Sebagai contoh, bagaimana perubahan struktur dalam jantung meningkatkan risiko gangguan mental, termasuk kemurungan. Ini penting untuk memahami penyakit otak.
• Demonstrasi bagaimana prosedur pembedahan invasif boleh digantikan oleh MRI untuk diagnosis dan pemantauan penyakit biasa, penyakit hati berlemak.
• Meramalkan permulaan awal 38 penyakit dengan menggabungkan imej MRI dengan data kesihatan lain dan menggunakan AI, menunjukkan kuasa teknologi canggih dalam meramalkan risiko kesihatan jauh sebelum gejala muncul.
• Penemuan bahawa meminum satu hingga dua unit alkohol sehari dikaitkan dengan pengurangan saiz dan struktur otak yang berpotensi berbahaya, mungkin membawa kepada peningkatan risiko kehilangan ingatan dan demensia.
• Menunjukkan bahawa orang yang mempunyai BMI yang sama boleh menyimpan lemak dengan sangat berbeza disebabkan oleh genetik - meningkatkan risiko penyakit seperti diabetes dan penyakit jantung pada sesetengah orang, sambil melindunginya pada orang lain.
• Menggunakan imbasan DEXA untuk mendedahkan bahawa 1 dalam 10 orang pertengahan umur tanpa gejala lain mempunyai kalsifikasi dalam aorta perut (salur darah utama badan) - keadaan yang tidak didiagnosis secara meluas tetapi boleh membawa maut.

Data pada skala ini membuka kemungkinan menggunakan pembelajaran mesin untuk meramal penyakit bertahun-tahun sebelum gejala muncul.

"Sungguh mengagumkan bahawa UK Biobank telah mengumpulkan begitu banyak data daripada sukarelawan yang murah hati, dan imbasan menambah satu lagi lapisan perincian yang indah. Satu kajian baru-baru ini menggunakan imbasan otak daripada 20,000 peserta, data aktiviti dan genetik untuk membangunkan alat AI yang meramalkan siapa yang berisiko menghidap Alzheimer dan Parkinson. Saya tidak sabar-sabar untuk melihat apa yang didedahkan daripada 1000 orang!" kata Profesor Paul Matthews, Pengerusi Kumpulan Kerja Pengimejan Biobank UK.

Projek ini juga menyumbang kepada pendemokrasian global akses kepada data pengimejan dengan menukar imej MR kepada data yang boleh digunakan oleh penyelidik di luar bidang pengimejan, termasuk saintis di negara kurang sumber.

"Kami telah menerima maklum balas yang luar biasa daripada penyelidik di seluruh dunia tentang cara projek pengimejan menggunakan keputusan dalam bidang sains yang sebelum ini tidak mempertimbangkan untuk menggunakan data imbasan badan," kata Profesor Naomi Allen, ketua pegawai saintifik UK Biobank.

Projek pengimejan Biobank UK bermula sebagai perintis pada 2014 dengan lebih 7,000 sukarelawan - satu rekod pada masa itu. Fasa utama bermula pada 2016, menjemput 100,000 daripada 500,000 sukarelawan UK Biobank untuk mengambil bahagian dalam sesi pengimejan 5 jam di salah satu daripada empat pusat khusus di seluruh negara. Projek ini terus menjemput sukarelawan untuk sesi pengimejan selepas mencapai sasaran 100,000 peserta.

Fasa kedua projek itu bermula pada 2022 dan menyasarkan untuk mengimbas semula 60,000 daripada 100,000 peserta itu tidak lebih awal daripada dua tahun selepas sesi pengimejan pertama mereka. Projek ini sedang berjalan dan dijangka siap menjelang 2029.

Data Biobank UK disediakan kepada penyelidik yang diluluskan secara berkelompok melalui Platform Analisis Penyelidikan Biobank UK (UKB-RAP) berasaskan awan yang selamat. Data pengimejan daripada semua 100,000 peserta dijangka tersedia kepada penyelidik menjelang akhir tahun 2025.