Използване на AI за борба с ревматоидния артрит

Използване на AI за борба с ревматоидния артрит

Фан Джан, д-р, вижда изкуствения интелект като начин за намиране на ефективен начин за борба с неразрешим враг: ревматоиден артрит.

Джан е асистент в катедрата по ревматология в катедрата по медицина на Университета на Колорадо и също така е свързан с катедрата по биомедицинска информатика в медицинския кампус Cu Anschutz. Наскоро тя получи висококонкурентна безвъзмездна помощ от Фондацията за артрит, за да продължи работата си в използването на AI за по-добро прогнозиране на появата на ревматоиден артрит (RA) при определени пациенти, а нов документ документира последните стъпки в нейната работа.

Изследователският фокус на Джан е върху разработването на методи, които включват компютърно машинно обучение - използвайки алгоритми от данни и прогнози - за изследване на RA и други автоимунни заболявания, разчитайки на широкомащабни клинични и предклинични набори от данни от една клетка. Тази работа може да ускори целенасочени интервенции, които биха могли да предотвратят прогресирането на заболяването.

Направени са значителни изследвания за това как да се лекува пациент, след като някой е диагностициран. Има обаче по-малко проучвания за разработване на стратегии за превенция и за разбиране кои здрави хора са изложени на риск от развитие на РА през следващите няколко години. Това е много по-трудно. Така че ние се фокусираме върху подобряването на прогнозирането на заболяванията и в крайна сметка позволяваме превенцията на ранните заболявания. “

Fan Zhang, PhD, асистент в отделението по ревматология в Катедрата по медицина на Университета на Колорадо

Свързване на науката за данните с транслационната медицина

RA е хронично автоимунно заболяване, което означава, че е нарушение, при което имунната система на тялото погрешно атакува собствените си здрави тъкани, причинявайки възпаление. Въпреки че RA често се свързва с подуване, болка и скованост в ставите, той може да засегне различни части на тялото, включително сърцето и белите дробове.

Смята се, че около 18 милиона души живеят с РА по света, 1,5 милиона от които живеят в Съединените щати. Почти три пъти повече жени имат разстройството, отколкото мъжете.

Наличните лечения могат да намалят възпалението и да осигурят известно облекчение, но няма ефективни превантивни лечения и лекове. Причината е неясна, въпреки че RA е свързан с определени гени, които могат да бъдат предизвикани от редица външни фактори.

Изследванията показват, че много хора, които в крайна сметка развиват симптоми на RA, изпитват имунологични аномалии, които могат да бъдат открити, въпреки че кръвните тестове се появяват години преди симптомите. Въпреки това, продължителността на този „предклиничен“ период без симптоми може да варира в широки граници и някои хора с тези аномалии никога не развиват пълно заболяване.

Това, което е необходимо, казва Джанг, са по-прецизни начини за прогнозиране кои хора с предклинични аномалии - или с фамилна анамнеза за RA - ще прогресират до пълно развитие на заболяването и колко бързо.

Джан описва работата си като „мост“ между науката за данните и транслационната медицина.

„Нашето изследване е много интердисциплинарно“, казва Джан. „Имаме широкомащабни данни от пациенти с автоимунни заболявания, така че можем да приложим нашите AI инструменти към различни кохорти пациенти.“

Екипът на Джан анализира данни за генетиката, геномиката, епигенетиката, протеините и други фактори на отделните клетки в различни моменти от време за дълги периоди от време - известни като едноклетъчно мултимодално секвениране. „Като съберем всички тези неща заедно, можем да се надяваме да идентифицираме по-стабилно нови и по-точни маркери за прогнозиране, съчетани с клинични характеристики“, казва тя.

Вимпел важни имунологични промени

Проучването, представено в новата работа на Джан - "Дълбокото имунофенотипизиране разкрива циркулиращи активирани лимфоцити при хора с риск от ревматоиден артрит", публикувано на 17 март в Journal of Clinical Investigation - помогна да се установи основата за следващата фаза на изследване, подкрепена от нова безвъзмездна помощ от Фондацията за артрит.

С това ново финансиране лабораторията на Джан ще приложи своите усъвършенствани изчислителни инструменти към сложни набори от данни, събрани от голямо предклинично изпитване, наречено Stopra. Това, казва Джанг, ще засили сътрудничеството й с ревматолога по Cu Кевин Дийн, доктор по медицина, докато сравняват хората, които са го направили, с тези, които не са го направили. Целта е да се определят промените в имунната система, свързани с прогресията от предклиничен артрит на Rau до симптоми.

В тази статия, финансирана от безвъзмездна помощ от Националния институт по здравеопазване, Джан и нейните колеги анализираха експресията на РНК и протеини в клетките, за да сравнят хората, изложени на риск от развитие на РА, със симптоми и здрави хора. Те откриха „значителни“ разлики в някои видове имунни клетки, особено в разрастването на специфични подтипове Т клетки, в рисковата група.

Тези клетки "могат да бъдат обещаващ маркер" за началото на RA, казва Джан, и биха могли да доведат до подобрени стратегии за превенция. Но тя казва, че това е „все още далеч“ и изисква още по-големи и по-географски разнообразни набори от данни, за да се определи дали резултатите, които виждат, издържат.

Джан е съответният автор на тази статия; Постдокторантът на нейната лаборатория, Джун Инамо, MD, PhD, е първият автор; и Дийн и друг колега по ревматология, V. Michael Holers, MD, са сред състаршите автори.

Джан, който беше в Cu Anschutz малко повече от три години след постдокторантска стипендия в Харвардското медицинско училище, казва, че кампусът на Aurora е подходящ за този тип сътрудничество, „с целия опит и ресурси, които ви заобикалят.

източници: