Brittisk biobank slutför världens största projekt för helkroppsskanning

UK Biobank har slutfört världens största helkroppsskanningsprojekt, där man skannar hjärnan, hjärtat, buken, blodkärlen, benen och lederna hos 100 000 volontärer, vilket är en anmärkningsvärd prestation som redan påverkar hur vi upptäcker och diagnostiserar sjukdomar. Dessa skanningar, som utförs i denna skala, visar oss vad som händer i människors kroppar när de åldras, så att vi kan förstå hur, varför och när vi blir sjuka.

Sedan 2015 har bilddata från UK Biobank släppts i omgångar, och forskare runt om i världen har använt informationen för att utveckla bättre diagnostiska tester för livshotande tillstånd som hjärtsjukdomar, demens och cancer. Snart kommer godkända forskare att ha tillgång till mer än en miljard anonymiserade bilder från 100 000 volontärer. Genom att använda detta, tillsammans med befintlig information från UK Biobank om livsstil, sjukdomshistoria, genetik och blodproteiner som samlats in från samma volontärer under de senaste 15 åren, kan forskare på tidigare omöjliga sätt se hur alla aspekter av våra liv påverkar vår hälsa.

Hittills har fler än 1 300 vetenskapliga artiklar publicerats med hjälp av bilddata från UK Biobank. Resultaten av denna forskning förbättrar redan vården inom NHS och utanför. Till exempel:

• NHS-sjukhus över hela Storbritannien använder nu processer som utvecklats från UK Biobank för att analysera MR-bilder av hjärnan, vilket hjälper till att mer exakt diagnostisera demens.
• Hjärtvården har förbättrats i fler än 90 länder, då läkare använder ett AI-verktyg som utvecklats med hjälp av data från UK Biobank för att analysera hjärtskanningar på mindre än en sekund – jämfört med nästan en kvart tidigare – vilket gör att de kan fokusera på de fall som kräver mest uppmärksamhet.

Efter 11 års arbete, 100 000 skanningssessioner, som var och en var cirka 5 timmar långa, och en investering på mer än 60 miljoner pund, har UK Biobank nått denna viktiga milstolpe.

Den exempellösa omfattningen av detta avbildningsprojekt – mer än 10 gånger större än något som någonsin funnits tidigare – gör det möjligt för forskare att se mönster i sjukdomar som annars skulle vara oupptäckbara. Att samla in skanningar från 100 000 volontärer verkade som en dröm... vissa experter frågade till och med om vi hade lagt till en extra nolla av misstag! Detta massiva avbildningsprojekt gör det osynliga synligt. Genom att kombinera dessa bilder av olika kroppsdelar med all genetisk och viktig information från våra volontärer får forskare dessutom en mycket bättre förståelse för hur våra kroppar fungerar.

Sir Rory Collins, professor, huvudforskare och VD, UK Biobank

Under varje session samlades mer än 12 000 MR-bilder av hjärna, hjärta och buk in från varje person, samt helkroppsskanningar för att mäta bentäthet och kroppsfett, och en ultraljudsskanning av halspulsådern. Varje volontär lämnade också samma detaljerade information som de hade när de först deltog i UK Biobank för nästan 15 år sedan, inklusive livsstilsdata, fysiska attribut (såsom längd, vikt och greppstyrka) och ett blodprov.

”Jag anmälde mig till skanningen eftersom jag vill bidra till att skapa en hälsosammare framtid för oss alla. Det är därför jag först blev volontär på UK Biobank för över 15 år sedan – för att hjälpa de forskare som arbetar så hårt för kommande generationer”, sa Alison, medlem i UK Biobank Participant Advisory Group.

Bilddata i denna skala ger mer information om sällsynta sjukdomar och olika stadier av vanliga sjukdomar. Forskare kan också bättre jämföra friska kroppar med personer med flera sjukdomar, vilket i slutändan gör det möjligt för dem att hitta mer kraftfulla sjukdomsmarkörer.

”Studien UK Biobanks bilddiagnostiska forskningsprojekt har förändrat landskapet för biomedicinsk forskning för alltid. Den stora mängden data har möjliggjort stora genombrott inom datoriserad bildanalys. Forskare kan nu mäta storleken, formen och sammansättningen av praktiskt taget alla organ och vävnader i kroppen på sekunder snarare än timmar per person”, säger professor Louise Thomas, professor i metabolisk avbildning vid University of Westminster.

Utöver de fördelar som redan gynnar patienter idag, stimulerar dessa bilddata grundforskning som bör leda till nya diagnostiska tester och behandlingar. Bland dessa framsteg finns:

• Utveckla en AI-modell som skapar en personlig version av ett friskt hjärta (baserat på en persons ålder, kön, vikt och längd) som kan användas för att upptäcka skillnader mellan en patients verkliga hjärta och modellen för ett friskt hjärta och upptäcka tidiga tecken på hjärtsjukdom.
• Upptäckten att våra organ kan vara biologiskt äldre än vår kronologiska ålder kommer att göra det möjligt för läkare att utifrån kroppsskanningar och kliniska data se vilka organ som riskerar att utveckla sjukdom och hitta sätt att förebygga detta, vilket i slutändan förlänger livet.
• Upptäcka nya kopplingar mellan hjärtat och hjärnan. Till exempel hur strukturella förändringar i hjärtat ökar risken för psykiska störningar, inklusive depression. Detta är viktigt för att förstå hjärnsjukdomar.
• Demonstration av hur ett invasivt kirurgiskt ingrepp kan ersättas med MR för diagnos och övervakning av en vanlig sjukdom, fettleversjukdom.
• Att förutsäga tidig debut av 38 sjukdomar genom att kombinera MR-bilder med annan hälsodata och använda AI, vilket demonstrerar kraften i avancerad teknik för att förutsäga hälsorisker långt innan symtom uppstår.
• Resultat visar att det är förknippat med potentiellt skadliga minskningar av hjärnans storlek och struktur att dricka en till två enheter alkohol om dagen, vilket sannolikt leder till en ökad risk för minnesförlust och demens.
• Att visa att personer med samma BMI kan lagra fett väldigt olika på grund av genetik – vilket ökar risken för sjukdomar som diabetes och hjärtsjukdomar hos vissa, samtidigt som det skyddar den hos andra.
• Med hjälp av DEXA-skanningar avslöjades att 1 av 10 medelålders personer utan andra symtom har förkalkningar i bukaortan (kroppens huvudsakliga blodkärl) – ett allmänt odiagnostiserat men dödligt tillstånd.

Data i den här skalan öppnar upp möjligheten att använda maskininlärning för att förutsäga sjukdomar år innan symtom uppstår.

”Det är fantastiskt att UK Biobank har samlat in en sådan mängd data från generösa volontärer, och skanningarna ger ytterligare ett lager av utsökt detaljrikedom. En nyligen genomförd studie använde hjärnskanningar från 20 000 deltagare, aktivitetsdata och genetik för att utveckla ett AI-verktyg som förutsäger vem som riskerar att drabbas av Alzheimers och Parkinsons sjukdom. Jag ser fram emot att se vad skanningar från 100 000 personer kommer att avslöja!”, säger professor Paul Matthews, ordförande för UK Biobank Imaging Working Group.

Projektet bidrog också till den globala demokratiseringen av tillgången till bilddata genom att omvandla MR-bilder till data som kan användas av forskare utanför bildområdet, inklusive forskare i länder med mindre resurser.

”Vi har fått otrolig feedback från forskare runt om i världen om hur avbildningsprojektet använder resultaten inom vetenskapsområden som tidigare inte hade övervägt att använda kroppsskanningsdata”, säger professor Naomi Allen, UK Biobanks vetenskapliga chef.

UK Biobanks avbildningsprojekt startade som ett pilotprojekt 2014 med över 7 000 volontärer – ett rekord på den tiden. Huvudfasen inleddes 2016, då 100 000 av UK Biobanks 500 000 volontärer bjöds in att delta i 5-timmars avbildningssessioner på ett av fyra dedikerade centra runt om i landet. Projektet fortsätter att bjuda in volontärer till avbildningssessioner efter att ha nått målet på 100 000 deltagare.

Den andra fasen av projektet inleddes 2022 och syftar till att skanna om 60 000 av dessa 100 000 deltagare tidigast två år efter deras första bildbehandling. Projektet pågår och förväntas vara slutfört senast 2029.

Data från UK Biobank görs tillgängliga för godkända forskare i omgångar via den säkra, molnbaserade UK Biobank Research Analysis Platform (UKB-RAP). Bilddata från alla 100 000 deltagare förväntas vara tillgängliga för forskare i slutet av 2025.