英国生物样本库(UK Biobank)现已完成对10万人的扫描工作,记录了他们的心脏、大脑、血管和骨骼图像。作为全球最全面的人体成像项目,它正在为从阿尔茨海默病到心脏病和癌症等多种疾病的研究提供关键洞察。
Sky新闻记者Tom Clarke独家探访这一创纪录项目。
Steve的一天从躺在MRI机器中开始,他的身体从颈部到膝盖被详细扫描。随后,他还要接受另一台MRI扫描仪检查、骨骼X光、颈部超声波、血液及其他样本采集、医学检测和问卷调查——整个过程持续五个小时。
这种耐心值得任何患者敬佩——但Steve却完全健康。
他是“英国生物样本库”项目的志愿者,自愿贡献时间帮助构建全球最大的医学影像数据库。
他的动力源自于希望自己的数据能在他无法做到的地方发挥作用。
“我母亲目前正处在痴呆症的早期阶段,身边也有朋友患过癌症。”他说,“现在花点时间……将有助于未来的医学研究。”
更令人惊叹的是,Steve正是该项目第10万个参与扫描的志愿者。
每位志愿者的图像都经过匿名化处理(这也是我们只使用Steve名字的原因),连同他们的生物样本、医疗和生活方式历史一起,永久向全球医学研究人员开放。
“这个成像项目的规模前所未有——比此前任何类似项目大了超过10倍,这使得科学家能够观察到以前无法看到的疾病模式。”英国生物样本库首席执行官Rory Collins爵士教授表示,“将这些来自身体不同部位的图像与我们志愿者的基因和生活方式信息结合,科学家得以更深入理解我们身体的运作机制。”
考虑到全身成像所需的时间和复杂性,许多科学家曾认为这样的项目根本无法实现。
“启动时,有些人认为我们搞错了数字,”英国生物样本库首席科学家Naomi Allen教授回忆道,“他们以为我们要扫描1万名参与者……而不是10万。然而,我们已经做到了。”
自2003年以来,英国生物样本库已在英国招募了50万人,年龄在40至69岁之间,目标是跟踪他们的衰老过程。
它长期以来一直是全球最全面的生物医学数据资源,已被至少20,000名研究人员在60多个国家用于研究,提供了关于阿尔茨海默病、心脏病、长新冠和癌症等疾病的新见解。
为其中五分之一参与者增加成像数据,将进一步提升其科研价值。
“许多中晚期常见疾病,如心脏病、痴呆症、癌症和帕金森病,在出现症状前可能需要多年才发展出来,”Allen教授说,“而这些扫描可以识别出疾病的早期预警信号,让我们提前发现。”
在如此庞大的人群中尽早发现扫描中的变化,并将其与基础生物学和生活方式史相关联,可能会指向新的治疗方法或现有疗法的新靶点,从而延长健康寿命。
自成像研究部分启动以来的十年间,研究人员已基于新数据发表了1,300多项研究。
英国国家医疗服务体系(NHS)的记忆诊所正在使用该项目开发的技术,通过MRI图像更准确地诊断痴呆症。
一个利用生物样本库心脏图像开发的人工智能(AI)工具,目前已在全球90多个国家应用,能在不到一秒内分析心脏扫描图像,而过去需要15分钟。
随着人工智能技术的进步,预计将进一步挖掘出生物样本库数据库和成像计划中所含的30拍字节(petabytes)数据的巨大潜力。
“当我们进行手动分析时,仅测量一个人的脂肪量就需要整整一天时间。”威斯敏斯特大学代谢成像教授Louise Thomas表示,“我们曾估计,全部数据的手动分析需要数千年。如今,我们只需少量手动分析来训练AI模型,就能在几秒钟内完成所有分析。这简直太不可思议了。”
尽管人工智能分析并非完美无缺,但它已经帮助Thomas的团队识别出更易发生动脉瘤的患者类型,揭示了肌肉脂肪储存、年龄相关的肌肉流失与跌倒风险之间的关系,并发现多达四分之一的英国人口肝脏脂肪水平异常,这是导致肝病的一个关键因素,也是对NHS造成沉重负担的问题。
随着像英国生物样本库这样的数据集规模和价值不断增长,有关其如何保护志愿者数据安全、以及哪些个人和企业可能从中获利的问题也将随之而来。
Allen教授表示,匿名数据的安全性始终受到持续审查,获批的研究人员也经过严格审核,以确保他们身份真实且从事符合公众利益的健康研究。
该成像项目的下一阶段已经开始,计划对已扫描的10万名参与者中的6万人在后续时间点再次扫描,以进一步揭示随年龄增长而发生的隐藏身体变化。
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