La biobanca britannica completa il più grande progetto di scansione corporea totale al mondo

Con un risultato straordinario che sta già influenzando il nostro modo di rilevare e diagnosticare le malattie, la UK Biobank ha completato il più grande progetto di scansione total body al mondo, scansionando cervello, cuore, addome, vasi sanguigni, ossa e articolazioni di 100.000 volontari. Queste scansioni, eseguite su questa scala, ci mostrano cosa accade nel corpo delle persone con l'invecchiamento, così possiamo capire come, perché e quando ci ammaliamo.

Dal 2015, i dati di imaging della UK Biobank sono stati pubblicati in lotti, e scienziati di tutto il mondo li utilizzano per sviluppare test diagnostici più efficaci per patologie potenzialmente letali come malattie cardiache, demenza e cancro. Presto, i ricercatori autorizzati avranno accesso a oltre un miliardo di immagini anonime di 100.000 volontari. Utilizzando queste informazioni, insieme a quelle già esistenti della UK Biobank su stile di vita, storia clinica, genetica e proteine del sangue, raccolte dagli stessi volontari negli ultimi 15 anni, questi dati di imaging consentono ai ricercatori di osservare, in modi precedentemente impossibili, come tutti gli aspetti della nostra vita influenzino la nostra salute.

Ad oggi, sono stati pubblicati oltre 1.300 articoli scientifici sottoposti a revisione paritaria utilizzando i dati di imaging della UK Biobank. I risultati di questa ricerca stanno già migliorando l'assistenza sanitaria nel Servizio Sanitario Nazionale e non solo. Ad esempio:

• Gli ospedali commemorativi dell'NHS in tutto il Regno Unito stanno ora utilizzando processi sviluppati dalla UK Biobank per analizzare le immagini della risonanza magnetica del cervello, contribuendo a diagnosticare la demenza in modo più accurato.
• L'assistenza cardiaca è migliorata in oltre 90 Paesi poiché i medici utilizzano uno strumento di intelligenza artificiale sviluppato utilizzando i dati della UK Biobank per analizzare le scansioni cardiache in meno di un secondo, rispetto a quasi un quarto d'ora in precedenza, consentendo loro di concentrarsi sui casi che richiedono maggiore attenzione.

Dopo 11 anni di lavoro, 100.000 sessioni di scansione, ciascuna della durata di circa 5 ore, e un investimento di oltre 60 milioni di sterline, UK Biobank ha raggiunto questo importante traguardo.

La portata senza precedenti di questo progetto di imaging – oltre 10 volte più grande di qualsiasi cosa mai esistita prima – permette agli scienziati di osservare modelli di malattie che altrimenti sarebbero impercettibili. Raccogliere scansioni da 100.000 volontari sembrava un'utopia... alcuni esperti si sono persino chiesti se avessimo aggiunto uno zero in più per errore! Questo imponente progetto di imaging rende visibile l'invisibile. Inoltre, combinando queste immagini di diverse parti del corpo con tutte le informazioni genetiche e vitali dei nostri volontari, gli scienziati acquisiscono una comprensione molto più approfondita del funzionamento del nostro corpo.

Sir Rory Collins, Professore, Ricercatore Principale e CEO, UK Biobank

Durante ogni sessione, sono state raccolte da ogni persona più di 12.000 immagini di risonanza magnetica (RM) di cervello, cuore e addome, oltre a scansioni di tutto il corpo per misurare la densità ossea e il grasso corporeo, e un'ecografia delle arterie carotidi. Ogni volontario ha inoltre fornito le stesse informazioni dettagliate di cui disponeva quando aveva partecipato per la prima volta alla UK Biobank quasi 15 anni fa, inclusi dati sullo stile di vita, caratteristiche fisiche (come altezza, peso e forza di presa) e un campione di sangue.

"Mi sono iscritta alla scansione perché voglio contribuire a creare un futuro più sano per tutti noi. Ecco perché sono diventata volontaria della UK Biobank oltre 15 anni fa: per essere al servizio degli scienziati che lavorano così duramente per le generazioni future", ha affermato Alison, membro del UK Biobank Participant Advisory Group.

I dati di imaging su questa scala forniscono maggiori informazioni sulle malattie rare e sui diversi stadi delle patologie più comuni. Gli scienziati possono anche confrontare meglio i corpi sani con quelli affetti da più patologie, il che consente loro di individuare marcatori di malattia più efficaci.

"Lo studio di imaging della UK Biobank ha cambiato per sempre il panorama della ricerca biomedica. L'enorme quantità di dati ha permesso importanti progressi nell'analisi computerizzata delle immagini. I ricercatori possono ora misurare le dimensioni, la forma e la composizione di praticamente ogni organo e tessuto del corpo in pochi secondi, anziché in ore a persona", ha affermato la professoressa Louise Thomas, docente di imaging metabolico presso l'Università di Westminster.

Oltre ai benefici che già oggi apportano ai pazienti, questi dati di imaging stanno stimolando la scienza di base, che dovrebbe portare a nuovi test diagnostici e trattamenti. Tra questi progressi:

• Sviluppo di un modello di intelligenza artificiale che crei una versione personalizzata di un cuore sano (in base all'età, al sesso, al peso e all'altezza della persona) che può essere utilizzato per rilevare differenze tra il cuore reale di un paziente e il modello di cuore sano e individuare i primi segni di malattie cardiache.
• La scoperta che i nostri organi potrebbero essere biologicamente più antichi della nostra età cronologica consentirà ai medici di vedere, tramite scansioni corporee e dati clinici, quali organi sono a rischio di sviluppare malattie e di trovare modi per prevenirle, prolungando in definitiva la vita.
• Scoprire nuove connessioni tra cuore e cervello. Ad esempio, come i cambiamenti strutturali nel cuore aumentino il rischio di disturbi mentali, inclusa la depressione. Questo è importante per comprendere le malattie cerebrali.
• Dimostrazione di come un intervento chirurgico invasivo possa essere sostituito dalla risonanza magnetica per la diagnosi e il monitoraggio di una malattia comune: la steatosi epatica.
• Prevedere l'insorgenza precoce di 38 malattie combinando le immagini della risonanza magnetica con altri dati sanitari e utilizzando l'intelligenza artificiale, dimostrando il potere della tecnologia avanzata nel prevedere i rischi per la salute molto prima della comparsa dei sintomi.
• È stato scoperto che bere da una a due unità di alcol al giorno è associato a riduzioni potenzialmente dannose delle dimensioni e della struttura del cervello, con conseguente probabile aumento del rischio di perdita di memoria e demenza.
• Dimostrare che le persone con lo stesso BMI possono accumulare grasso in modo molto diverso a causa della genetica, aumentando il rischio di malattie come diabete e malattie cardiache in alcuni, mentre lo proteggono in altri.
• Utilizzando la scansione DEXA è stato scoperto che 1 persona di mezza età su 10 senza altri sintomi presenta calcificazioni nell'aorta addominale (il principale vaso sanguigno del corpo), una condizione spesso non diagnosticata ma mortale.

Dati di questa portata aprono la possibilità di utilizzare l'apprendimento automatico per prevedere le malattie anni prima che si manifestino i sintomi.

"È fantastico che UK Biobank abbia raccolto una tale quantità di dati da generosi volontari, e le scansioni aggiungono un ulteriore livello di dettaglio eccezionale. Uno studio recente ha utilizzato scansioni cerebrali di 20.000 partecipanti, dati sull'attività fisica e dati genetici per sviluppare uno strumento di intelligenza artificiale che prevede chi è a rischio di Alzheimer e Parkinson. Non vedo l'ora di vedere cosa riveleranno le scansioni di 100.000 persone!", ha affermato il Professor Paul Matthews, Presidente del Gruppo di Lavoro sull'Imaging di UK Biobank.

Il progetto ha inoltre contribuito alla democratizzazione globale dell'accesso ai dati di imaging, trasformando le immagini RM in dati utilizzabili da ricercatori al di fuori del campo dell'imaging, compresi scienziati di Paesi con risorse inferiori.

"Abbiamo ricevuto feedback incredibili da ricercatori di tutto il mondo su come il progetto di imaging sta utilizzando i risultati in settori scientifici che in precedenza non avevano preso in considerazione l'utilizzo dei dati di scansione corporea", ha affermato la professoressa Naomi Allen, responsabile scientifico della UK Biobank.

Il progetto di imaging della UK Biobank è iniziato come progetto pilota nel 2014 con oltre 7.000 volontari, un record all'epoca. La fase principale è iniziata nel 2016, invitando 100.000 dei 500.000 volontari della UK Biobank a partecipare a sessioni di imaging di 5 ore presso uno dei quattro centri dedicati in tutto il paese. Il progetto continua a invitare volontari per le sessioni di imaging dopo aver raggiunto l'obiettivo di 100.000 partecipanti.

La seconda fase del progetto è iniziata nel 2022 e mira a sottoporre a nuova scansione 60.000 dei 100.000 partecipanti non prima di due anni dalla prima sessione di imaging. Il progetto è in corso e si prevede che si concluderà entro il 2029.

I dati della UK Biobank vengono resi disponibili ai ricercatori approvati in lotti tramite la piattaforma sicura e cloud UK Biobank Research Analysis Platform (UKB-RAP). Si prevede che i dati di imaging di tutti i 100.000 partecipanti saranno disponibili ai ricercatori entro la fine del 2025.