Искусственный интеллект прогнозирует болезнь Альцгеймера за 7 лет до появления симптомов — Nature Aging

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