AI kasutamine reumatoidartriidi vastu võitlemiseks

AI kasutamine reumatoidartriidi vastu võitlemiseks

PhD Fan Zhang näeb tehisintellekti kui võimalust leida tõhus viis võitlemaks raske vaenlase: reumatoidartriidi vastu.

Zhang on Colorado ülikooli meditsiiniosakonna reumatoloogia osakonna dotsent ja on seotud ka Cu Anschutzi meditsiinilinnaku biomeditsiinilise informaatika osakonnaga. Hiljuti sai ta Artriidi sihtasutuselt väga konkurentsivõimelise toetuse, et edendada oma tööd tehisintellekti kasutamisel, et paremini ennustada teatud patsientide reumatoidartriidi (RA) tekkimist, ning uues dokumendis dokumenteeritakse tema töö viimased sammud.

Zhangi uurimistöö keskendub selliste meetodite väljatöötamisele, mis hõlmavad arvuti masinõpet – kasutades andmete ja prognooside algoritme – RA ja muude autoimmuunhaiguste uurimiseks, tuginedes suuremahulistele kliinilistele ja prekliinilistele üherakulistele andmekogumitele. See töö võib edendada sihipäraseid sekkumisi, mis võivad takistada haiguse progresseerumist.

On tehtud olulisi uuringuid selle kohta, kuidas ravida patsienti pärast diagnoosi saamist. Siiski on tehtud vähem uuringuid ennetusstrateegiate väljatöötamiseks ja selle mõistmiseks, millistel tervetel inimestel on lähiaastatel risk RA-sse haigestuda. See on palju keerulisem. Seega keskendume haiguste prognoosimise parandamisele ja lõppkokkuvõttes varajaste haiguste ennetamise võimaldamisele. “

Fan Zhang, PhD, Colorado ülikooli meditsiiniosakonna reumatoloogia osakonna dotsent

Andmeteaduse ühendamine translatiivse meditsiiniga

RA on krooniline autoimmuunhaigus, mis tähendab, et see on häire, mille puhul keha immuunsüsteem ründab ekslikult omaenda terveid kudesid, põhjustades põletikku. Kuigi RA-d seostatakse sageli liigeste turse, valu ja jäikusega, võib see mõjutada erinevaid kehaosi, sealhulgas südant ja kopse.

Hinnanguliselt elab maailmas RA-ga umbes 18 miljonit inimest, kellest 1,5 miljonit elab Ameerika Ühendriikides. Naistel on haigus peaaegu kolm korda rohkem kui meestel.

Olemasolevad ravimeetodid võivad vähendada põletikku ja pakkuda leevendust, kuid puuduvad tõhusad ennetavad ravimeetodid ega ravi. Põhjus on ebaselge, kuigi RA-d on seostatud teatud geenidega, mida võivad vallandada mitmed välistegurid.

Uuringud on näidanud, et paljud inimesed, kellel lõpuks tekivad RA sümptomid, kogevad immunoloogilisi kõrvalekaldeid, mida saab tuvastada isegi siis, kui vereanalüüsid tehakse aastaid enne sümptomite tekkimist. Kuid selle sümptomitevaba "prekliinilise" perioodi kestus võib olla väga erinev ja mõnedel nende kõrvalekalletega inimestel ei arene kunagi haigus täielikult välja.

Zhang ütleb, et vaja on täpsemaid viise, kuidas ennustada, millised prekliiniliste kõrvalekalletega või RA perekonna anamneesiga inimesed arenevad täiemahulise haiguseni ja kui kiiresti.

Zhang kirjeldab oma tööd "sillana" andmeteaduse ja translatiivse meditsiini vahel.

"Meie uurimustöö on väga interdistsiplinaarne, " ütleb Zhang. "Meil on ulatuslikud andmed autoimmuunhaigustega patsientide kohta, nii et saame rakendada oma tehisintellekti tööriistu erinevatele patsientide rühmadele."

Zhangi meeskond analüüsib andmeid üksikute rakkude geneetika, genoomika, epigeneetika, valgu ja muude tegurite kohta erinevatel ajahetkedel pikkade ajavahemike jooksul – tuntud kui üherakuline multimodaalne sekveneerimine. "Kõik need asjad kokku pannes saame loota, et suudame paremini tuvastada uusi ja täpsemaid prognoosimarkereid koos kliiniliste tunnustega, " ütleb ta.

Olulised immunoloogilised muutused

17. märtsil ajakirjas Journal of Clinical Investigation avaldatud Zhangi uues töös esitatud uuring "Sügav immunofenotüüpimine paljastab tsirkuleerivad aktiveeritud lümfotsüüdid reumatoidartriidi riskiga inimestel" aitas luua aluse tema järgmisele uurimisetapile, mida toetas Artriidi Fondi uus toetus.

Selle uue rahastamisega rakendab Zhangi labor oma täiustatud arvutustööriistu keerukate andmekogumite jaoks, mis on kogutud suurest prekliinilisest uuringust nimega Stopra. Zhang ütleb, et see tugevdab tema koostööd Cu reumatoloogi Kevin Deane'iga, MD, PhD, kuna nad võrdlevad inimesi, kes seda tegid, nendega, kes seda ei teinud. Eesmärk on kindlaks teha immuunsüsteemi muutused, mis on seotud prekliinilise Raua artriidi progresseerumisega sümptomiteni.

Selles artiklis, mida rahastati riiklike tervishoiuinstituutide toetusest, analüüsisid Zhang ja tema kolleegid RNA ja valgu ekspressiooni rakkudes, et võrrelda RA tekkeriskiga inimesi sümptomite ja tervete inimestega. Nad leidsid "olulisi" erinevusi teatud tüüpi immuunrakkudes, eriti spetsiifiliste T-rakkude alatüüpide laienemises riskirühmas.

Zhang ütleb, et need rakud "võivad olla paljutõotavad RA alguse markerid" ja võivad viia paremate ennetusstrateegiateni. Kuid ta ütleb, et see on "veel kaugel" ja nõuab veelgi suuremaid ja geograafiliselt mitmekesisemaid andmekogumeid, et teha kindlaks, kas tulemused, mida nad näevad, peavad vastu.

Zhang on selle töö vastav autor; Tema labori järeldoktor Jun Inamo, MD, PhD, on esimene autor; ja Deane ja teine ​​reumatoloogia kolleeg V. Michael Holers, MD, on kaasautorite hulgas.

Zhang, kes töötas Cu Anschutzis veidi üle kolme aasta pärast järeldoktorantuuri Harvardi meditsiinikoolis, ütleb, et Aurora ülikoolilinnak sobib seda tüüpi koostööks „koos kõigi teid ümbritsevate teadmiste ja ressurssidega.

Allikad: