Ученые Китая научили нейросеть диагностировать Альцгеймера за 15 лет до появления симптомов

Китайские ученые приспособили искусственный интеллект, чтобы он предсказывал тяжелейшие болезни задолго до появления симптомов. Например, первые признаки старческой деменции (слабоумия) нейросеть может увидеть у пациента за 15 лет до клинической картины.

У медиков легендами стали великие диагносты прошлого, например, Сергей Боткин, который мог ставить точнейший диагноз по оттенку лица, походке, мимике, голосу. «Для Боткина здоровых людей не существовало», — писали современники.

Спустя два столетия одного проницательного взгляда, каким бы гениальным он не был, для диагноста недостаточно. Нужно в совершенстве знать биохимию. И сейчас китайские ученые из клиники Хуашань при университете Фудань (Шанхай) создают «биохимические карты» для разных болезней.

Сейчас ученые бьются над тем, чтобы максимально рано предсказывать старческие болезни. Для этого китайцы изучили биоданные из банка Великобритании: в нем есть анализы крови 50 тысяч человек в возрасте от 40 до 69 лет. Кровь сдавали, начиная с середины «нулевых» годов. У 1400 пациентов развилась деменция в течение 10 лет после первоначального сбора данных.

Нейросеть смогла идентифицировать белки, связанные с риском развития различных типов деменции. Создана прогностическая модель для оценки риска заболевания.

Фактически, это революция в биомедицине. Теперь достаточно сдать кровь, чтобы нейросеть не просто поставила диагноз, а сказала, чем вы можете заболеть в будущем. Будет ли у вас болезнь Альцгеймера или Паркинсона, например.

Правда, пока что лекарства от старческого слабоумия, увы, не существует. Зато сама возможность понять, может ли оно развиться у человека, позволит провести раннюю диагностику и назначить лекарства, чтобы болезнь не развилась. Ну или хотя бы протекала в мягкой форме.

Научная дисциплина, в которой работают ученые из Шанхая, называется протеомика. Изучая белки в человеческом организме, можно лучше понять, как он работает и найти потенциальные лекарства при разных заболеваниях. Правда, в человеческом организме слишком много компонентов: только белков идентифицировали менее 25 тысяч. Они находятся в тканях, биологических жидкостях и клеточных линиях.

Причем список, очевидно, намного больше: белки в организме могут пребывать в разных изоформах, а это тоже влияет на их биологическую функцию. Потенциально, разных видов белковых молекул может быть до 1 миллиона.

Понятно, что изучить такой объем данных ни человеку, ни даже суперкомпьютеру не под силу. Вот и подключили нейросети.

Нейросеть изучала изменение концентрации и формы разных белков в крови с момента постановки диагноза деменции. Затем нужно было оценить, когда каждый белок начинает отклоняться от нормальных контрольных значений. Таким образом, нейросеть обнаружила сотни белков, экспрессия (выработка) которых начала изменяться по крайней мере за десять лет до клинического проявления деменции.

Один из таких белков-маркеров — GFAP, который вырабатывается многочисленными типами клеток центральной нервной системы.

Считается, что этот белок отвечает за механическую «прочность» клеток нашего организма. Правда, это лишь теория: спустя полвека после открытия этого протеина до сих пор до конца его функции не изучены. И вот китайские ученые обнаружили, что при деменции концентрация именно этого таинственного белка в плазме крови меняется.

Почему — еще предстоит понять. Но уже сейчас ясно, что достаточно отслеживать уровень этого белка в крови у пациента, чтобы заранее предсказать будущую деменцию. Теперь китайские биохимики хотят изучить, как связана концентрация этого секретного белка GFAP, например, с полом, возрастом, расой.

Возможно, тогда получится понять, почему вообще у людей возникает деменция.

В любом случае, скоро ученые из Шанхая готовы представить конкретную тест-систему — дешевую и легкодоступную, чтобы любой пациент мог оценить вероятность развития у него деменции.

Причем метод действительно намного удобнее, чем те виды диагностики, которые любят неврологи — МРТ или спинномозговые пункции.

Правда, впереди еще огромная работа. Скажем, в изученном учеными биобанке Великобритании 90% пациентов были белыми. А значит, перенести результаты исследования на все население земного шара нельзя: биохимия у представителей разных рас отличается. Зато теперь биохимики из Шанхая собираются изучать протеины китайцев.

Также исследователи подключат нейросеть, чтобы выявлять ранние признаки (а по сути склонность) других важных болезней. Например, депрессии. Ей, по самым скромным оценкам, страдает почти 300 миллионов человек в мире. А главное, депрессия — основная причина самоубийств в мире.

Депрессия, как и другие психические болезни, тоже связана с биохимией: у больных нарушается баланс медиаторов (серотонина, дофамина, норадреналин). Поэтому долгое время депрессию лечили препаратами, которые воздействовали на серотонин. Но все оказалось намного сложнее: скажем, если у здорового человека нарушить баланс медиаторов в мозге, он депрессией не заболеет. Так что все намного сложнее.

И теперь ученые из Шанхая пытаются с помощью нейросетей понять, как же на самом деле развивается депрессия — и как ее можно заранее предугадать.