Graficele de cunoștințe bazate pe imagini dezvăluie noi ținte pentru tratarea bolilor de inimă

Graficele de cunoștințe bazate pe imagini dezvăluie noi ținte pentru tratarea bolilor de inimă

Graficele de cunoștințe sunt un instrument puternic pentru reunirea informațiilor din bazele de date biologice și legarea cunoștințelor deja cunoscute despre gene, boli, tratamente, căi moleculare și simptome într-o rețea structurată. Până acum, a existat o lipsă de informații detaliate și individuale despre cum arată și cum funcționează de fapt organul afectat.

Cele mai recente cercetări conduse de cercetătorul postdoctoral dr. Khaled Rjoob și liderul grupului profesorul Declan O'Regan de la Computational Cardiac Imaging Group de la Laboratorul de Științe Medicale MRC au dezvoltat în continuare această tehnologie prin adăugarea de date de imagine la un grafic de cunoștințe pentru prima dată. CardioKG oferă o imagine de ansamblu detaliată a structurii și funcției inimii, îmbunătățind considerabil acuratețea de a prezice genele care sunt legate de boli și dacă medicamentele existente le-ar putea trata.

Captați variația cardiacă

Pentru a dezvolta CardioKG, echipa a folosit date de imagistică cardiacă de la 4.280 de participanți la Biobank din Marea Britanie cu fibrilație atrială, insuficiență cardiacă sau atac de cord, precum și 5.304 participanți sănătoși și a surprins variații în structura și funcția inimii. În total, peste 200.000 de caracteristici bazate pe imagini au fost generate și utilizate pentru a antrena modelul. Echipa a integrat acest lucru cu date din 18 baze de date biologice diferite și a folosit inteligența artificială (AI) pentru a prezice legăturile dintre gene și boli, precum și oportunitățile de reutilizare a medicamentelor.

Unul dintre avantajele graficelor de cunoștințe este că ele integrează informații despre gene, medicamente și boli. Aceasta înseamnă că aveți mai multe oportunități de a face descoperiri despre noi terapii. Am descoperit că încorporarea imaginilor cardiace în grafic a schimbat modul în care ar putea fi identificate noi gene și medicamente.”

Profesorul Declan O’Regan, Grupul de imagistică cardiacă computațională, Laboratorul MRC de Științe Medicale

Prezicerea de noi oportunități de droguri

Modelul a identificat o listă de noi gene asociate bolii și a prezis două medicamente pentru tratarea bolilor de inimă; Metotrexatul, un medicament pentru artrita reumatoidă, ar putea ameliora insuficiența cardiacă, iar gliptinele, utilizate pentru tratarea diabetului, ar putea fi de ajutor pentru fibrilația atrială. Echipa a făcut, de asemenea, o descoperire surprinzătoare că cofeina, care face inima mai excitabilă, are un efect protector la pacienții cu fibrilație atrială, care au un puls neregulat și rapid.

„Lucru interesant este că există și alte studii recente în acest domeniu care susțin rezultatele noastre preliminare”, spune Declan. „Acest lucru evidențiază potențialul enorm al graficelor de cunoștințe în descoperirea medicamentelor existente care ar putea fi folosite ca tratamente noi.”

Extinderea tehnologiei la alte organe

CardioKG oferă o tehnologie de dovadă a conceptului care poate depăși cu mult inima. Cercetătorii ar putea acum să dezvolte grafice de cunoștințe care să integreze datele imagistice oriunde există imagistica de organe, ceea ce înseamnă că aceeași abordare ar putea fi aplicată scanărilor creierului, imagistică a grăsimii corporale sau altor organe și țesuturi pentru a explora noi posibilități terapeutice în domenii precum demența sau obezitatea.

Capacitatea acestor grafice de cunoștințe de a genera liste precise și rapide de gene cu prioritate ridicată într-o serie de boli ar oferi companiilor farmaceutice un punct de plecare valoros, evidențiind țintele biologice pe care le pot explora, valida și potențial să le dezvolte în noi terapii mult mai eficient decât metodele tradiționale de descoperire.

„Pe baza acestei lucrări, vom extinde graficul de cunoștințe într-un cadru dinamic, centrat pe pacient, care surprinde progresia bolii în lumea reală”, spune Khaled. „Acest lucru va deschide noi oportunități de tratament personalizat și de predicție când este probabil să apară boala.”

Acest studiu a fost susținut de Consiliul de Cercetare Medicală, Fundația Britanică a Inimii, Bayer AG și Centrul de Cercetare Biomedicală Imperial College al Institutului Național de Cercetare pentru Sănătate și Îngrijire (NIHR).

Pe lângă rolul său la LMS, Declan este profesor de IA cardiovasculară la Fundația Britanică a Inimii și Conducător de subiecte clinice pentru Centrul de Excelență în Cercetare a Fundației Britanice pentru Inimă la Institutul Național de Inimă și Plămân al Imperial.

Surse: