Исследователи разработали метод искусственного интеллекта (ИИ), который может спрогнозировать болезнь Альцгеймера за семь лет до появления симптомов, используя машинное обучение для анализа записей пациентов.
Исследование подчеркивает высокий уровень холестерина и остеопороз, особенно у женщин, как ключевые предикторы, демонстрируя потенциал ИИ раскрывать сложные закономерности заболеваний и биологические причины. Интегрируя клинические данные с генетическими базами данных с помощью таких инструментов, как SPOKE UCSF, команда ученых идентифицировала гены, связанные с болезнью Альцгеймера, предлагая новые возможности для ранней диагностики и понимания взаимодействия между различными состояниями здоровья и риском болезни Альцгеймера.
Этот подход обещает повысить точность медицины при болезни Альцгеймера и других сложных заболеваниях.
Ученые из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UCSF) нашли способ спрогнозировать болезнь Альцгеймера за семь лет до появления симптомов, анализируя записи пациентов с помощью машинного обучения.
Условиями, которые больше всего повлияли на прогноз развития болезни Альцгеймера, были высокий уровень холестерина и остеопороз у женщин, приводящий к ослаблению костей.
Работа демонстрирует перспективность использования искусственного интеллекта (ИИ) для выявления закономерностей в клинических данных, которые затем можно использовать для анализа больших генетических баз данных, чтобы определить, что является причиной такого риска. Исследователи надеются, что однажды это ускорит диагностику и лечение болезни Альцгеймера и других сложных заболеваний.
«Это первый шаг к использованию ИИ для рутинных клинических данных, чтобы не только выявить риск как можно раньше, но и понять биологию, стоящую за ним», — комментирует автор исследования Элис Танг (Alice Tang).
«Сила этого подхода ИИ заключается в выявлении риска на основе сочетаний заболеваний».
Результаты исследования опубликованы в научном журнале Nature Aging.
Клинические данные и сила прогнозирования
Ученые уже давно пытаются обнаружить биологические причины и ранние предсказатели болезни Альцгеймера — прогрессирующей и в конечном итоге фатальной формы деменции, разрушающей память.
Болезнью Альцгеймера страдают миллионы людей, почти две трети из которых — женщины. Риск увеличивается с возрастом, и женщины, как правило, живут дольше, чем мужчины, но это не полностью объясняет, почему им болеют чаще женщины, чем мужчин.
Исследователи использовали клиническую базу данных UCSF, включающую более 5 миллионов пациентов, для поиска сопутствующих заболеваний у пациентов, у которых в Центре памяти и старения UCSF была диагностирована болезнь Альцгеймера, по сравнению с людьми без болезни Альцгеймера, и обнаружили, что они могут с 72% прогностической способностью идентифицировать, у кого заболевание разовьется за 7 лет до появления симптомов.
Несколько факторов, включая гипертонию, высокий уровень холестерина и дефицит витамина D, были прогностическими как у мужчин, так и у женщин. Эректильная дисфункция и увеличение простаты также были предикторами для мужчин. Но для женщин остеопороз был особенно важным предиктором. Это не означает, что каждый человек с заболеванием костей, которое часто встречается у пожилых женщин, заболеет болезнью Альцгеймера.
«Именно сочетание заболеваний позволяет нашей модели предсказывать возникновение болезни Альцгеймера, — объясняет Тан. — Наше открытие о том, что остеопороз является одним из прогностических факторов для женщин, подчеркивает биологическую взаимосвязь между здоровьем костей и риском деменции».
Точный медицинский подход
Чтобы понять биологию, лежащую в основе предсказательной силы модели, исследователи обратились к общедоступным молекулярным базам данных и специализированному инструменту, разработанному в Калифорнийском университете в Сан-Франциско (UCSF) под названием SPOKE (Масштабируемая прецизионная система знаний, ориентированная на медицину), которая была разработана в лаборатории Серджио Баранзини (Sergio Baranzini), профессора неврологии и члена Института нейронаук Вейля UCSF.
SPOKE — это, по сути, база данных, которую исследователи могут использовать для выявления закономерностей и потенциальных молекулярных мишеней для терапии. ИИ обнаружил хорошо известную связь между болезнью Альцгеймера и высоким уровнем холестерина благодаря вариантной форме гена аполипопротеина Е, APOE4. Но в сочетании с генетическими базами данных ИИ также выявил связь между остеопорозом и болезнью Альцгеймера у женщин посредством варианта менее известного гена, называемого MS4A6A. В конечном итоге ученые надеются, что этот подход можно будет использовать и при других трудно диагностируемых заболеваниях, таких как волчанка и эндометриоз.
«Это отличный пример того, как мы можем использовать данные пациентов с помощью машинного обучения, чтобы предсказать, у каких пациентов с большей вероятностью разовьется болезнь Альцгеймера, а также понять причины, почему это так», — комментирует автор исследования Марина Сирота (Marina Sirota).
Авторы другого исследования утверждают, что искусственный интеллект определяет пол человека по сканам МРТ головного мозга
