Naukowcy z Instytutu Neurologii w Montrealu użyli narzędzia o wielkiej sile w celu lepszego zrozumienia progresji późnej postaci Choroby Alzheimera (late-onset Alzheimer’s disease, LOAD), czyli zidentyfikowania jej pierwszych psychologicznych objawów.

Pod przewodnictwem doktora Alan Evans’a, profesora neurologii, neurochirurgii oraz inżynierii biomedycznej, badacze przeanalizowali ponad 7 700 obrazów mózgu pochodzących od 1171 pacjentów w różnym stadium choroby Alzheimera używając różnych technik, w tym rezonansu magnetycznego oraz pozytonowej tomografii emisyjnej (PET). Badaniu poddane zostały także krew, płyn mózgowo-rdzeniowy oraz poziom zdolności poznawczych pacjentów.

Naukowcy odkryli, że wbrew wcześniejszej wiedzy, pierwszym fizjologicznym objawem choroby Alzheimera jest dyskretny spadek przepływu krwi przez mózg. Do tej pory uważano, że pierwszą zmiana zwiastująca chorobę jest wzrost ilości amyloidu wykrywanego w tkance mózgowej. Z pewnością złogi amyloidu odgrywają ważną rolę, jednak spadek przepływu krwi przez mózg wydaje sie być pierwszą wykrywalna zmianą sugerującą chorobę. Badanie wykazało również, że zmiany kognitywne zaczynają się na dużo wcześniejszym etapie progresji niż wcześniej myślano.

Późna postać Alzheimera to bardzo skomplikowana choroba, ważne jest, by móc ją zrozumieć. Może być spowodowana przez jeden z wielu neurologicznych mechanizmów, jednak jest rezultat jest wynikiem polaczenia wielu mechanizmów w mózgu. LOAD jest najczęstsza przyczyna ludzkiej demencji, dlatego zrozumienie interakcji pomiędzy wieloma mechanizmami jest tak ważne by móc opracować skuteczne leczenie. W badaniu opublikowanym w magazynie Nature Communications uwzględniono takie czynniki jak zagęszczenie amyloidu, metabolizm glukozy, przepływ krwi przez mózg, aktywność funkcjonalną oraz atrofie tkanki mózgowej w 78 obszarach mózgu, które obejmują całą substancję szarą.

„Brak całościowego zrozumienia patologii leżących u podstaw późnej postaci Choroby Alzheimera oraz jej wieloczynnikowych mechanizmów jest główna przeszkodą w opracowaniu skutecznych oraz zmieniających przebieg choroby narządzi terapeutycznych” mówi Yasser Iturria Medina, adiunkt z Instytutu Neurologii w Montrealu oraz główny autor badania.

Tor przemian każdego czynnika biologicznego został prześledzony na podstawie danych zbieranych od każdego pacjenta przez ponad 30 lat obserwacji. Proces ten został powtórzony 500 razy, żeby poprawić solidność szacunków i stabilność wyników.

Opracowanie i analizowanie danych zajęło tysiące godzin pracy programów komputerowych i nie byłoby możliwe bez skomplikowanego oprogramowania oraz terabajtów miejsca na twardych dyskach. Według Evansa takie podejście w neurologii oparte na danych jest niezwykle ważne.

„Mamy wiele sposobów na to by zdobywać dane na temat mózgu, ale co mamy z nimi robić? „ mówi. „Coraz więcej problemów sprawia fakt, że neurologia ma ograniczone możliwości zbierania tych informacji w całość i wyłaniania z nich sensu. To stanowi wyzwanie statystyczne oraz matematyczne, jednak to w takim właśnie podejściu leży przyszłość badań nad mózgiem.”

Ten projekt podkreśla również wagę dzielenia się informacjami pomiędzy różnymi instytucjami co znane jest jako model Otwartej Nauki. Dane pacjentów wykorzystanych w badaniu pochodzą z Inicjatywy Obrazów Neurologicznych w Chorobie Alzheimera (Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative, ADNI), w skład której wchodzi ponad 30 instytucji z Kanady oraz Stanów Zjednoczonych. Bez udostępnienia danych przez tak wiele instytucji wiedza pochodząca z opisanych badań nad LOAD byłaby wciąż nieznana. Evans podkreśla, że jego badanie jest tylko jednym z setek projektów przeprowadzonych z wykorzystaniem bazy danych ADNI.

„Sam ten fakt jest wystarczającym dowodem na to jak ważne jest istnienie ADNI oraz idea dzielenia się informacjami.” mówi. „Wszystko co my dajemy z siebie, również do nas wraca. My korzystamy z danych opublikowanych przez innych oraz sami dokładamy zdobyte przez nas informacje.”

Mimo, że badanie jest jednym z najbardziej obszernych kiedykolwiek opublikowanych badań nad progresja choroby Alzheimera, Evans mówi, że chciałby iść znacznie dalej, nie tylko zebrać mechanizmy, które na ten progres wpływają, ale również określić przyczyny każdego z nich, ponieważ może być to kluczem do opracowania skutecznego leczenia. Jego zdaniem jest to ograniczone jedynie przez objętość zebranych danych jakie obecne komputery sa wstanie pomieścić.

„To jest wyzwanie matematyczne, a także dla przemysłu komputerowego, które wykracza zupełnie poza to co do tej pory zrobiliśmy. „ mówi Evans. „Naszym celem jest stworzenie zaawansowanego, przyczynowo-skutkowego modelu interakcji pomiędzy wszystkimi czynnikami wywołującymi chorobę, jednak do tego niezbędny jest ogromny stopień komputeryzacji. Naszym zadaniem jest być w gotowości z oprogramowaniem, algorytmami oraz bazami danych w momencie kiedy takie pojemności twardych dysków będą już dostępne. „

„Wciąż potrzebujemy większej ilości badań z użyciem zintegrowanych baz danych, dzięki którym moglibyśmy określić wszystkie możliwe biologiczne czynniki zaangażowane w rozwój choroby Alzheimera oraz wyjaśnić bezpośrednie interakcje między nimi.” tłumaczy Medina. „Bez tego nie mamy nawet co marzyć o wynalezieniu skutecznego leczenia. Będziemy kontynuować tylko pracowanie w ciemności jak dotychczas. „

Badanie było możliwe dzięki finansowemu oraz operacyjnemu wsparciu instytucji takich jak Brain Canada, Kanadyjski Instytut Badan nad Zdrowiem , CANARIE, Compute Canada, Kanadyjska Fundacja Innowacji oraz Stowarzyszenie Neuroinżynierii Podoktoranckiej przy Universytecie McGill MOLSON.

Źródło: Medical News Today