通过与马耳他大学合作的两个正在进行的研究项目,非政府组织“跳动的心脏马耳他”(Beating Hearts Malta,BHM)正为癌症患者的生活质量带来巨大提升,并帮助检测尚未意识到自己病情的心脏病患者。
“跳动的心脏”通过与马耳他大学研究、创新与发展信托基金(RIDT)的合作,为每个研究项目提供3万欧元的资金支持。
一个研究项目旨在通过一种新颖的方法减少接受化疗的癌症患者心脏毒性的影响。另一项目则希望利用现代智能手表的普及和功能,开发一款比现有远程单导联心电图(ECGs)更具突破性的软件。尽管智能手表已经能够读取佩戴者的基本健康参数(如心率),但这款软件将使用人工智能,在检测到异常时通知用户具体时间和情况,以便他们能及时咨询心脏科医生。
本新闻深入探讨了这些雄心勃勃的研究项目的目标、方法以及成功后可能带来的未来影响。
关于“跳动的心脏”的详细信息来自该基金会共同创始人之一凯瑟琳·阿奎利纳(Katrina Aquilina)和现任主席玛丽安·卡鲁阿纳博士(Dr Maryanne Caruana,职业为顾问心脏病专家)的访谈。两个不同研究项目的具体内容分别由各自的研究人员分享:瓦内萨·彼得罗尼·马格里博士(Dr Vanessa Petroni Magri)负责减少化疗对心脏的不良影响;肯尼斯·舍里博士(Dr Kenneth Scerri)和利亚姆·巴特勒博士(Dr Liam Butler)则专注于利用智能手表预防性地检测心血管疾病的早期迹象。
肯尼斯·舍里
什么是“跳动的心脏”?
“跳动的心脏马耳他”是一个独立的非营利基金会,最初成立的目的是协助那些孩子出生时患有先天性心脏病的父母。先天性心脏病是指从出生起就存在的心脏结构异常。
全球大约1%的人口出生时患有心脏结构异常,相当于每千人中有八至十例。该基金会于2011年由阿奎利纳的儿子出生时患有严重心脏疾病后成立,当时她的儿子的医生维克托·格雷奇教授(Prof. Victor Grech)建议她开设基金会以支持其他类似病例。
在成立的14年间,“跳动的心脏”通过一系列举措致力于支持先天性心脏病患者。阿奎利纳表示,如果该非政府组织未来能继续沿着这一方向发展,她会感到非常高兴。
除了支持研究外,该非政府组织还通过其旅行支持计划协助前往外地进行心脏干预的家庭,部分资助了心脏实验室设备,在繁忙的公共场所安装了自动体外除颤器(AEDs),并为学生提供奖学金,专攻心脏护理,包括胎儿超声心动图。
利亚姆·巴特勒
利用微型器官消除化疗引起的心脏毒性
马耳他大学临床药理学与治疗学系的常驻学者瓦内萨·彼得罗尼·马格里博士正在探索一种新疗法,她和她的团队希望通过这种疗法在治疗癌症的同时消除或至少最小化心脏毒性副作用。
她解释说,目前有一些化疗药物在针对肿瘤方面“极其有效”,但可能会带来心脏毒性等副作用。彼得罗尼·马格里指出,心脏毒性会降低患者的生活质量。
她告诉本新闻室,这项研究项目旨在开发一种新的三联疗法,通过低剂量服用三种药物代替单一高剂量药物来治疗肿瘤。
背后的逻辑是,与其使用单一药物的高剂量,不如采用包含三种药物低剂量的“三合一”方法,既能实现“更有效的反应”,又能减少各自的副作用。
这三种药物中,一种是小分子药物,它靶向细胞内的蛋白质,抑制癌症的发展。另外两种是基因疗法,它们靶向编码蛋白质生成相关肿瘤的基因,并破坏这种编码以阻止蛋白质的产生。
她的团队在过去十年中一直在研究这种三联组合疗法,特别是针对几种实体瘤(尤其是肺癌),并取得了积极成果,因此现在正在调查潜在的副作用。
“如果我们证明这种新型三联疗法对某些实体瘤有效且无心脏毒性副作用,这对肿瘤学领域将具有重要意义,”她说。
团队计划首先在二维培养物(即相邻放置的人体细胞)上测试这种治疗方法,然后将其结果推广到“试管中的微型器官”(三维细胞培养物)。
作为研究的一部分,研究人员已成功用肺组织构建了微型肺;她将这些微型肺称为“人体内状况的良好复制品”。她补充说,该项目的很大一部分工作是建立微型心脏器官,这需要大量的时间进行优化。
目前,她的团队正在通过Xjenza Malta资助的项目优化三联疗法在微型肺上的浓度。一旦优化完成,这些药物浓度将在微型心脏器官上进行测试,以观察封闭系统中是否会发展出心脏毒性。如果检测到心脏毒性,他们将进行微调。
彼得罗尼·马格里希望,利用实验室中生产的微型器官进行测试可以限制后期动物实验的需求。他们将在完成体外和离体(微型器官)测试后,在活体生物上进行体内测试。
彼得罗尼·马格里描述道,当研究人员从试管中的微型器官获得可靠的测试结果后,他们将在斑马鱼身上测试心脏毒性。她说,斑马鱼的基因构成与人类非常接近,是理想的测试对象。这将在梅丽莎·福尔摩沙教授(Prof. Melissa Formosa)的指导下进行。
彼得罗尼·马格里表示,目前距离治疗患者还有很长的路要走,但这是他们的梦想。
玛丽安·卡鲁阿纳
利用可解释的人工智能识别心脏病风险并显示心电图异常
舍里博士和巴特勒博士负责第二个研究项目。他们希望利用可解释的人工智能和现代智能手表的技术能力,开发一款不仅能检测心脏参数异常,还能基于这些数据预测某人是否面临心血管疾病风险的软件。
这个名为Caired的项目的新颖之处在于,不仅通过人工智能通知用户心电图读数中的异常,还能提取引起关注的心电图片段,以便医疗专业人员自行检查。
“我们不只是输入数据并获取结果,我们还在观察发生了什么,”巴特勒博士解释道。
学术界人士分享称,这一项目对马耳他的糖尿病患者尤其重要,因为糖尿病患者(无论是已知还是未知)“可能存在更多未察觉的心血管疾病风险”。
“未经治疗的糖尿病在大多数情况下会导致心脏问题,”舍里博士说。
该研究项目目前针对糖尿病患者。他们希望在项目的后续成熟阶段将研究范围扩大到普通人群。
马耳他大学工程学院的两位学者表示,如今的智能手表虽然功能有限,但在测量单导联心电图(即手腕处的单点心电图)方面表现出色。
在医院进行心电图检查时,通常是在住院或急诊情况下,会在人体不同位置连接电线以确保准确性,从而收集心脏的12种不同视图(12导联信号)。这些12导联心电图通常在医院根据患者的症状进行,以帮助明确诊断。因此,实践中很少提前安排心电图检查,尤其是在体检或预防措施中。
心电图的形状可以指示不同的病症。这些信息由经过培训的专业人员解读,用于决定患者的治疗方案。医院级心电图呈现平滑曲线,而单导联心电图则产生“更嘈杂”的结果。
研究人员希望利用智能手表心电图(只要佩戴手表即可全天候进行),并通过人工智能根据这些数据预测一个人的心血管疾病风险。因此,这种预防性方法旨在减轻临床和社会负担。
巴特勒博士描述道,该项目的基线目标是尝试通过人工智能模型使单导联心电图尽可能接近临床级心电图。这些数据计划由连接的智能手机处理,智能手机比现代智能手表功能强大得多。此外,所有数据都不会上传到云端,而是保留在用户的手机上,以确保他们对自己的数据拥有完全控制权。
研究人员表示,心血管疾病是全球主要死亡原因之一,每年夺走1800万人的生命。欧洲约一半(49%)的死亡和马耳他约30%的死亡被认为源于某种形式的心血管疾病。马耳他的糖尿病发病率正在上升,影响着约10%的人口。
BHM的资助主要用于资助一名硕士生在运行该项目期间攻读硕士学位。
在第一年内,他们希望从单导联心电图中获得初步结果。随后,他们将寻求进一步资金,研究如何过渡到智能手表和智能手机,然后再规划商业化路径。
他们希望在接下来的三到四年内推向公众。
瓦内萨·彼得罗尼·马格里
“跳动的心脏”始终接受捐款
有意支持“跳动的心脏马耳他”目标和愿景的个人或团体可以通过向基金会捐款来实现。捐款可以直接通过
除了持续捐款外,BHM的联合创始人之一维克托·格雷奇教授被描述为基金会“主要推动力”,不断提出新想法来筹集资金。多年来,格雷奇教授出售了许多画作,并负责继续销售一些书籍,为“跳动的心脏”提供资金支持。
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