پیش‌بینی وقوع زوال عقل ۱۵ سال پیش

زوال عقل به عنوان یک مجموعه از اختلالات تعریف می‌شود که در آن سلول‌های عصبی مغز طی زمان از بین می‌روند یا آسیب می‌بینند و این امر منجر به مشکلاتی در تفکر، حافظه و تصمیم‌گیری می‌شود و در فعالیت‌های روزمره فرد اختلال ایجاد می‌کند.

تحقیقی جدید که توسط تیمی از محققان بریتانیایی و چینی انجام شده نشان می‌دهد که پروفایل پروتئین‌های موجود در خون می‌تواند تا ۱۵ سال قبل از شناسایی رسمی بیماری، به طور دقیق زوال عقل را پیش‌بینی کند. محققان چینی اذعان دارند که با تحلیل نمونه‌های خونی بیماران، گام مهمی در جهت شناسایی خطر زوال عقل از یک دهه و نیم قبل از بروز علائم آغاز کرده‌اند.

آنها از پایگاه داده‌ای شامل بیش از ۵۰ هزار نفر برای شناسایی پروتئین‌های مرتبط با خطر ابتلا به انواع مختلف زوال عقل استفاده کردند و تیم تحقیقاتی با بهره‌گیری از هوش مصنوعی، مدلی را برای پیش‌بینی احتمال ابتلا به بیماری طراحی کرده‌اند.

یو جین تای، دانشمند ارشد این پروژه و استاد عصب‌شناسی در بیمارستان هاوشن‌شان وابسته به دانشگاه فودان، اظهار داشت: به کارگیری هوش مصنوعی یکی از عوامل کلیدی در موفقیت این تحقیق بود.

این گروه پژوهشی به شکلی نوآورانه، بیومارکرهای اصلی پلاسمای خون را برای پیش‌بینی زوال عقل در آینده شناسایی کردند. آزمایش‌های خونی برای تشخیص انواع زوال عقل، همانند آلزایمر، به طور روزافزونی در حال گسترش است و از یک قطره خون می‌توان پی برد که آیا نشانه‌هایی از بیماری دیده می‌شود یا خیر.

اما مجریان طرح در پی هدف‌های بزرگ‌تری هستند و می‌خواهند از این ابزارهای بیومارکری برای پیش‌بینی دقیق‌تر امکان ابتلا به بیماری در آینده استفاده کنند، حتی پیش از ظهور هر نوع علامت بالینی.

پژوهشگران بیان داشته‌اند که هیچ درمانی برای زوال عقل وجود ندارد و دانستن اینکه آیا فردی ممکن است به این بیماری مبتلا شود یا خیر می‌تواند به تشخیص و مداخله زودهنگام کمک رساند.

مطالعه پروتئین‌ها که تحت عنوان پروتئومیکس نیز شناخته می‌شود، می‌تواند در جهت یافتن داروها یا مداخلات تشخیصی احتمالی برای بیماری‌ها و نیز درک بهتر نحوه کارکرد بدن انسان به کار رود، با این حال، گروه تحقیقات نشان داد که بررسی سیستماتیک پروتئین‌های موجود در خون به دلیل «محدودیت‌های فنی» و کمبود روش‌های مقایسه‌ای دشوار است.

برای غلبه بر این چالش‌ها، پژوهشگران از یک بیوبانک بزرگ بریتانیا استفاده کردند که شامل بیش از ۵۰هزار نفر در رده سنی ۴۰ تا ۶۹ سال بوده و به مدت متوسط ۱۴ سال، داده‌ها از اواسط دهه ۲۰۰۰ جمع‌آوری شده است.

بیش از ۱۴۰۰ نفر از این گروه زیستی، که همگی نمونه‌های بیولوژیکی و اطلاعات جمعیت‌شناختی را تأمین کردند، در طول یک دهه پس از جمع‌آوری داده‌ها، دچار زوال عقل شدند. به تازگی، این بیوبانک مجموعه داده جدیدی شامل بیش از ۱۴۰۰ پروتئین پلاسما یا خون را منتشر کرده که در نمونه‌های شرکت‌کنندگان در مراحل اولیه و پیگیری یافته شده است.

این تحقیق می‌گوید: این انتشار داده‌ها فرصتی بی‌سابقه برای انجام پژوهش پروتئومیکس مرتبط با زوال عقل را فراهم کرده است.

آنها همچنین اشاره کردند که این موضوع به آن‌ها این اجازه را می‌دهد که روند تغییرات پروتئین‌های پلاسما را از زمان تشخیص زوال عقل ردیابی و زمانی که هر پروتئین شروع به انحراف از مقادیر طبیعی می‌کند، ارزیابی کنند.

تیم تحقیقاتی چندین پروتئین مرتبط را شناسایی کردند و تمرکز خود را بر تعداد محدودی از پروتئین‌های کلیدی که حداقل یک دهه پیش از بروز بالینی زوال عقل در بیان خود تغییر کرده‌اند، قرار دادند.

یو جین تای بیان کرد که این پروتئین‌ها با استفاده از الگوریتمی هوش مصنوعی تحت عنوان ماشین تقویت کننده گرادیان نو مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند و این الگوریتم از یادگیری ماشینی برای شناسایی پروتئین‌ها و ترکیباتی که بیشترین ارتباط را با خطر زوال عقل دارند، بهره برده است.

الگوریتم یادشده به منظور تعیین این موضوع مورد استفاده قرار گرفت که کدامیک از پروتئین‌ها، مدل پیش‌بینی مؤثرتری را ایجاد می‌کند و سپس از داده‌های بیوبانک برای ارزیابی اینکه کدام یک از افراد به زوال عقل مبتلا شدند، استفاده شد.

یو بیان کرد: این الگوریتم که نقشی «حیاتی» در این تحقیق ایفا کرده‌است، «قابلیت‌های تشخیص و پیش‌بینی الگوی قدرتمندی» دارد که امکان غربالگری مؤثرتر مجموعه داده‌های بزرگ را فراهم می‌کند.

گروه تحقیق اظهار کرد که ادغام داده‌های پروتئینی به تنهایی در مدل پیش‌بینی، بعید است به دقت بالایی منجر شود.

دانشمندان برای طراحی «الگوریتم پیش‌بینی بهینه غیرتهاجمی، مقرون‌به‌صرفه و در دسترس»، داده‌های مربوط به پروتئینی به نام GFAP را با اطلاعات جمعیت‌شناختی نظیر سن و جنسیت ترکیب کردند و به این نتیجه رسیدند که این پروتئین با بیش از دو برابر خطر ابتلا به زوال عقل ارتباط دارد.

مطابق با این یافته‌ها، مدل پیش‌بینی نهایی تیم، نویدبخش قابلیت ارائه «پیش‌بینی دقیق زوال عقل در آینده، حتی بیش از ۱۰ سال قبل از تشخیص» است.

در مقایسه با روش‌های تصویربرداری یا نمونه‌برداری از نخاع که برای غربالگری افراد از نظر خطر ابتلا به بیماری به کار می‌روند، این رویکرد همچنین می‌تواند به مزایای هزینه‌ای قابل توجهی منجر شود.

این گروه خاطرنشان ساختند که محدودیت‌هایی در این مطالعه وجود دارد، زیرا بیش از ۹۰ درصد از گروه بیوبانک را افراد با نژاد سفید تشکیل می‌دهند و بنابراین نسبت به جمعیت جهانی نماینده کاملی نیستند. همچنین پروتئین‌های مورد بررسی، تمامی پروتئوم انسان را شامل نمی‌شوند. پروتئوم به مجموعه تمامی پروتئین‌هایی گفته می‌شود که در یک سلول در یک زمان مشخص بیان می‌شود.

با این حال، یو تأکید کرد که این گروه هم‌اکنون مشغول انجام تحقیقاتی بر روی یک گروه چینی می‌باشند که به آن‌ها این امکان را می‌دهد تا شباهت‌ها و تفاوت‌ها را با پایگاه داده بریتانیایی بررسی کرده و تاکنون سرنخ‌هایی برای ادامه تحقیقات به دست آورده‌اند.

به علاوه، درمان‌ها و استراتژی‌های مداخله‌ای جدید نیز از این بیوبانک برای بررسی سایر شرایط مغزی نظیر افسردگی و بیماری پارکینسون بهره‌برداری می‌کنند.

نتایج این تحقیق در نشریه Nature Ageing منتشر شده است.

منابع