AI naudojimas kovojant su reumatoidiniu artritu

AI naudojimas kovojant su reumatoidiniu artritu

PhD Fan Zhang mano, kad dirbtinis intelektas yra būdas rasti veiksmingą būdą kovoti su sunkiai įveikiamu priešu: reumatoidiniu artritu.

Zhang yra Kolorado universiteto Medicinos departamento Reumatologijos skyriaus docentas ir taip pat yra susijęs su Cu Anschutz medicinos universiteto Biomedicininės informatikos katedra. Neseniai ji gavo labai konkurencingą stipendiją iš Artrito fondo, kad galėtų toliau dirbti naudojant AI, kad būtų galima geriau numatyti reumatoidinio artrito (RA) atsiradimą tam tikriems pacientams, o naujame dokumente dokumentuojami naujausi jos darbo žingsniai.

Zhango moksliniai tyrimai yra skirti kurti metodus, apimančius kompiuterinį mašininį mokymąsi, naudojant duomenų ir prognozių algoritmus, siekiant ištirti RA ir kitas autoimunines ligas, remiantis didelio masto klinikiniais ir ikiklinikiniais vienos ląstelės duomenų rinkiniais. Šis darbas galėtų paskatinti tikslines intervencijas, kurios galėtų užkirsti kelią ligos progresavimui.

Buvo atlikti reikšmingi tyrimai, kaip gydyti pacientą, kai kam nors diagnozuota. Tačiau buvo atlikta mažiau tyrimų, skirtų sukurti prevencijos strategijas ir suprasti, kuriems sveikiems žmonėms per ateinančius kelerius metus gresia rizika susirgti RA. Tai daug sunkiau. Taigi mes sutelkiame dėmesį į ligų prognozavimo gerinimą ir galiausiai į galimybę užkirsti kelią ankstyvoms ligoms. “

Fan Zhang, PhD, Kolorado universiteto Medicinos katedros reumatologijos skyriaus docentas

Duomenų mokslo sujungimas su transliacine medicina

RA yra lėtinė autoimuninė liga, ty tai sutrikimas, kai organizmo imuninė sistema klaidingai atakuoja savo sveikus audinius ir sukelia uždegimą. Nors RA dažnai siejama su sąnarių patinimu, skausmu ir sustingimu, jis gali paveikti įvairias kūno dalis, įskaitant širdį ir plaučius.

Apskaičiuota, kad visame pasaulyje RA serga apie 18 milijonų žmonių, iš kurių 1,5 milijono gyvena Jungtinėse Amerikos Valstijose. Beveik tris kartus daugiau moterų serga šia liga nei vyrų.

Galimi gydymo būdai gali sumažinti uždegimą ir šiek tiek palengvinti, tačiau nėra veiksmingų prevencinių priemonių ir gydymo būdų. Priežastis neaiški, nors RA buvo susijusi su tam tikrais genais, kuriuos gali sukelti daugybė išorinių veiksnių.

Tyrimai parodė, kad daugelis žmonių, kuriems galiausiai išsivysto RA simptomai, patiria imunologinius sutrikimus, kuriuos galima aptikti, net jei kraujo tyrimai atliekami prieš kelerius metus iki simptomų atsiradimo. Tačiau šio besimptomio „ikiklinikinio“ laikotarpio trukmė gali labai skirtis, o kai kuriems žmonėms, turintiems šių sutrikimų, liga niekada neišsivysto.

Zhang teigimu, reikia tikslesnių būdų, kaip numatyti, kurie žmonės, turintys ikiklinikinių anomalijų arba kurių šeimoje yra buvę RA, progresuos iki visiškos ligos ir kaip greitai.

Zhang savo darbą apibūdina kaip „tiltą“ tarp duomenų mokslo ir transliacinės medicinos.

„Mūsų tyrimai yra labai tarpdisciplininiai“, - sako Zhang. „Turime didelio masto duomenis apie pacientus, sergančius autoimuninėmis ligomis, todėl galime pritaikyti savo AI įrankius skirtingoms pacientų grupėms.

Zhang komanda analizuoja duomenis apie genetiką, genomiką, epigenetiką, baltymus ir kitus atskirų ląstelių veiksnius skirtingais laiko momentais per ilgą laiką – žinomą kaip vienos ląstelės daugiarūšė seka. „Sudėjus visus šiuos dalykus galime tikėtis patikimiau nustatyti naujus ir tikslesnius prognozavimo žymenis kartu su klinikinėmis charakteristikomis“, - sako ji.

Svarbūs imunologiniai pokyčiai

Kovo 17 d. žurnale „Journal of Clinical Investigation“ paskelbtas tyrimas „Gilus imunofenotipų nustatymas atskleidžia cirkuliuojančius aktyvuotus limfocitus žmonėms, kuriems gresia reumatoidinis artritas“, padėjo sukurti pagrindą kitam tyrimo etapui, paremtam nauja Artrito fondo dotacija.

Su šiuo nauju finansavimu Zhang laboratorija pritaikys savo pažangias skaičiavimo priemones sudėtingiems duomenų rinkiniams, surinktiems iš didelio ikiklinikinio tyrimo, vadinamo Stopra. Tai, sako Zhang, sustiprins jos bendradarbiavimą su Cu reumatologu Kevinu Deane'u, MD, PhD, nes jie lygina žmones, kurie tai padarė, su tais, kurie to nepadarė. Tikslas yra nustatyti imuninės sistemos pokyčius, susijusius su progresavimu nuo ikiklinikinio Rau artrito iki simptomų.

Šiame dokumente, finansuojamame iš Nacionalinio sveikatos instituto dotacijos, Zhang ir jos kolegos išanalizavo RNR ir baltymų ekspresiją ląstelėse, kad palygintų žmones, kuriems gresia RA išsivystymo simptomai, ir sveikus žmones. Jie nustatė „reikšmingus“ tam tikrų tipų imuninių ląstelių skirtumus, ypač specifinių T ląstelių potipių išsiplėtimą rizikos grupėje.

Šios ląstelės „gali būti daug žadantis RA pradžios žymuo“, sako Zhang, ir gali padėti pagerinti prevencijos strategijas. Tačiau ji sako, kad tai „vis dar toli“ ir reikalauja dar didesnių ir geografiškai įvairesnių duomenų rinkinių, kad būtų galima nustatyti, ar matomi rezultatai pasitvirtina.

Zhang yra atitinkamas šio straipsnio autorius; Jos laboratorijos doktorantas Jun Inamo, MD, PhD, yra pirmasis autorius; ir Deane'as bei kitas kolega reumatologas V. Michaelas Holersas, MD, yra tarp vyresniųjų autorių.

Zhangas, kuris Cu Anschutz dirbo šiek tiek daugiau nei trejus metus po doktorantūros stažuotės Harvardo medicinos mokykloje, sako, kad Auroros miestelis yra tinkamas tokiam bendradarbiavimui „su visa jus supančia patirtimi ir ištekliais.

Šaltiniai: