英国生物样本库(UK Biobank)已经扫描了10万人,记录了他们的心脏、大脑、血管和骨骼情况。作为全球最全面的人体成像项目,它正在提供关于阿尔茨海默病、心脏病和癌症等疾病的研究洞察。
Steve的早晨始于躺在磁共振成像(MRI)机器中,他的身体从颈部到膝盖被详细扫描。然后他进入另一台MRI扫描仪,接着进行骨骼X光、颈部超声波、血液及其他样本采集、医学检查和问卷调查——总共耗费了他五个小时的时间。
这是一种令人敬佩的耐心测试,任何病人都难以做到——但Steve是完全健康的。
他是英国生物样本库项目的志愿者,贡献自己的时间来协助完成全球最大的医学影像数据库。
他的动机是,他的数据可能在他无法帮助的地方提供帮助。
“我母亲目前正处在痴呆症的早期阶段,一些亲密的朋友也患过癌症。”
“现在花出我的时间……将有助于未来的医学研究。”
更令人惊讶的是,Steve是第10万名自愿参与这一过程的志愿者。
每个志愿者的数据都经过仔细匿名处理(这也是我们只使用Steve名字的原因),以及他们的生物样本、医学和生活方式历史资料,都将永久提供给全球医学研究人员使用。
英国生物样本库首席执行官Rory Collins教授表示:“这一前所未有的成像项目规模——比之前任何项目大10倍以上——使得科学家能够看到以前无法看到的疾病模式。将这些来自身体不同部位的图像与我们志愿者的基因和生活方式信息结合起来,科学家们对我们的身体运作方式有了更深入的理解。”
鉴于全身成像所需的时间和复杂性,许多科学家曾认为这一项目无法实现。
英国生物样本库首席科学家Naomi Allen教授表示:“当我们开始时,有些人认为我们数字搞错了。他们以为我们只想扫描1万名参与者……而不是10万名。然而,我们现在做到了。”
英国生物样本库早已是医学研究的重要资源。自2003年以来,它已在英国招募了50万人,年龄在40至69岁之间,并跟踪他们的衰老过程。它长期以来一直是全球最全面的生物医学数据资源,被至少20,000名研究人员在60多个国家使用,为阿尔茨海默病、心脏病、长期新冠和癌症等疾病提供了新的见解。
将其中五分之一参与者的成像数据加入后,该项目的价值将进一步提升。
Allen教授表示:“许多中年晚期常见的疾病,如心脏病、痴呆症、癌症和帕金森病,可能在出现症状前就已发展多年。这些扫描将能够识别这些预警信号,即疾病的早期迹象。”
在扫描中早期发现这些变化,并将其与大量人群的潜在生物学和生活方式历史联系起来,可能会指向新的治疗方法,或为现有治疗方法提供新的靶点,从而延长健康寿命。
自成像研究部分启动以来的十年间,研究人员已经基于这些新数据发表了1,300项研究。
英国国家医疗服务体系(NHS)的记忆诊所正在使用该研究开发的技术,通过MRI图像更准确地诊断痴呆症。一种利用生物样本库心脏图像开发的人工智能(AI)工具正在超过90个国家使用,可在不到一秒的时间内分析心脏扫描图像,而此前需要15分钟。
人工智能的进一步发展预计将更好地利用生物样本库数据库和成像项目中庞大的30拍字节数据。
Westminster大学代谢成像教授Louise Thomas表示:“当我们进行手动分析时,仅测量一个人的脂肪量就需要大约一天时间。我们预测这些数据的手动分析将需要数千年。现在,我们使用少量手动分析来训练人工智能模型,使其能够自动分析,我们可以在几秒钟内完成全部分析。这非常了不起。”
人工智能分析并非完美无缺,但它已经帮助Thomas的团队识别出更容易患心脏动脉瘤的患者类型,揭示了肌肉中储存的脂肪与年龄相关的肌肉流失以及跌倒风险之间的关系,并发现英国人口中有多达四分之一的人肝脏脂肪含量异常,这是导致肝脏疾病的一个重要因素,给英国国家医疗服务体系带来了巨大的经济负担。
随着像英国生物样本库这样的数据集规模和价值不断增长,关于这个非营利、开放访问项目如何保护志愿者数据,以及哪些个人和公司可能从中获利的问题也将随之增加。
Allen教授表示,匿名数据的安全性一直在接受审查,并对经批准的研究人员进行严格审查,以确保他们身份真实,并且其研究符合公众健康利益。
该成像项目的下一阶段已经开始,计划对已扫描的10万名参与者中的6万人在后续时间进行扫描,以提供关于身体老化过程中隐性变化的新见解。
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