Nový AI krvný test dokáže odhaliť riziko infarktu či mŕtvice až 15 rokov vopred
AI nástroj CardiOmicScore dokáže z jednej krvnej vzorky odhadnúť riziko šiestich srdcovo-cievnych chorôb až 15 rokov vopred.
Väčšina ľudí začne svoje srdce riešiť až vtedy, keď sa objaví problém. Výskumníci z Hongkonskej univerzity však ukázali, že riziko viacerých ochorení by sa dalo odhadnúť podstatne skôr. Ich nástroj CardiOmicScore dokáže z detailnej analýzy jednej krvnej vzorky vypočítať riziko šiestich kardiovaskulárnych chorôb naraz.
Nejde pritom o obyčajný rozbor cholesterolu či cukru. Vedci pracovali s tisíckami proteínov a stovkami metabolických ukazovateľov, ktoré môžu prezradiť, čo sa v tele deje dávno pred stanovením diagnózy.
Srdcovo-cievne choroby sú stále zabijakom číslo jeden. V roku 2022 si vyžiadali približne 19,8 milióna životov. Pre predstavu, celosvetovo v tom istom roku zomrelo približne 67 až 68 miliónov ľudí. Lekári dnes riziko odhadujú podľa veku, krvného tlaku, cholesterolu, fajčenia, cukrovky či rodinnej anamnézy. Ani tieto údaje však nemusia zachytiť zmeny, ktoré sa v tele rozbiehajú celé roky pred diagnózou.
Genetika ukáže riziko, krv prezradí, čo sa deje teraz
Riziko sa už dnes dá odhadovať aj pomocou takzvaného polygénneho skóre. To z veľkého množstva genetických variantov vypočíta, či má človek k určitej chorobe vrodenú náchylnosť. DNA sa však počas života takmer nemení. Nezachytí, čo s telom spravila strava, pohyb, fajčenie, stres, lieky alebo prostredie.
Je to podobné, ako keby si auto hodnotil iba podľa technického listu z výroby. Zistíš výkon motora a pôvodnú výbavu, ale nie stav pneumatík, opotrebovanie bŕzd ani počet najazdených kilometrov.
Neprehliadni
CardiOmicScore sa preto nepozerá iba na gény. Výskumníci analyzovali 2 920 cirkulujúcich proteínov a 168 metabolických ukazovateľov z krvi účastníkov databázy UK Biobank. Ich hladiny sa menia podľa toho, čo sa v organizme práve odohráva. Môžu odrážať zápal, imunitné reakcie, látkovú premenu, zrážanie krvi aj stav ciev.
Vedci vytvorili dve neurónové siete. MetNet spracoval metabolické údaje a vytvoril MetScore, zatiaľ čo ProNet analyzoval proteíny a vypočítal ProScore. Tieto výsledky následne spojili s genetickým rizikom a klinickými údajmi.
Proteíny prekonali gény aj metabolity
Najlepšie výsledky priniesla proteomika. ProScore prekonalo metabolické aj genetické skóre pri všetkých šiestich sledovaných chorobách. Dosiahlo C-index od 0,69 do 0,82. MetScore sa pohybovalo od 0,64 do 0,74 a genetické skóre od 0,52 do 0,60.
C-index ukazuje, ako dobre model rozlíši človeka s vyšším a nižším rizikom. Hodnota 0,5 zodpovedá približne náhode, zatiaľ čo výsledok 1 by znamenal dokonalé rozlíšenie.
Najväčší rozdiel sa ukázal pri porovnaní s jednoduchým modelom založeným iba na veku a pohlaví. Keď však vedci molekulárne skóre pridali k podrobnému klinickému modelu, ktorý už poznal životný štýl, zdravotnú históriu a výsledky vyšetrení, posun bol menší. C-index vzrástol približne o 0,003 až 0,049 podľa choroby a kombinácie údajov.
CardiOmicScore teda nemá nahradiť tlakomer, cholesterol ani rozhovor s lekárom. Má k nim pridať ďalšiu vrstvu informácií, ktorá dnes pri bežnom vyšetrení chýba.
Proteíny pravdepodobne uspeli preto, že pokrývajú veľké množstvo procesov naraz. Medzi nimi boli signály spojené so zápalom, zrážaním krvi, poškodením nervov či zaťažením srdca. Výsledok však mohol ovplyvniť aj nepomer vstupných údajov. Proteínov bolo 2 920, metabolických ukazovateľov iba 168.
Aj samotný metabolický panel mal pomerne úzke zameranie. Meral najmä lipoproteíny a ďalšie ukazovatele súvisiace s tukmi, takže mohol prehliadnuť iné zmeny dôležité pri vzniku srdcovo-cievnych chorôb.
Celý molekulárny profil porazil jednotlivé biomarkery
Medzi dôležité molekuly patrili NT-proBNP a NPPB, ktoré súvisia so zaťažením srdca, ale aj kreatinín či albumín. Viaceré z nich lekári používajú už dnes. Samostatne však predpovedali riziko horšie než celé ProScore alebo MetScore.
Vyššie riziko sa spájalo aj so signálom GlycA, ktorý odráža systémový zápal, s mononenasýtenými mastnými kyselinami MUFA a s aminokyselinou tyrozín. Vyššia hladina kyseliny linolovej naopak súvisela s nižším rizikom.
Zaujímavé boli aj dve zložky remnantného, teda zvyškového cholesterolu. IDL_FC súvisela s vyšším rizikom, kým pri XXL_VLDL_CE vedci zaznamenali opačný vzťah. Autori preto hovoria, že tieto výsledky bude treba preveriť podrobnejšie.
Treba však pamätať na jedno: ide o štatistické vzťahy, nie o priamu príčinu a následok. To, že sa hladina určitej molekuly zmení, ešte neznamená, že sama chorobu spúšťa alebo jej bráni.
Model sleduje šesť rôznych ciest k srdcovo-cievnym chorobám
CardiOmicScore odhaduje riziko koronárnej choroby srdca, mozgovej príhody, srdcového zlyhania, fibrilácie predsiení, ochorenia periférnych tepien a žilovej tromboembólie.
Údaj o 15 rokoch neznamená, že systém vie určiť, kedy sa objaví prvý príznak. Model rozdeľoval ľudí podľa pravdepodobnosti, že im počas obdobia siahajúceho približne 15 rokov diagnostikujú niektorú zo šiestich chorôb.
Výsledky zostali podobné naprieč vekovými skupinami, biologickými pohlaviami aj medzi ľuďmi užívajúcimi lieky na tlak alebo cholesterol. Výrazne ich nezmenilo ani vylúčenie prípadov diagnostikovaných krátko po odbere krvi.
Rozdiel medzi vrodeným rizikom a tým, čo sa v tele deje práve teraz, vystihol spoluautor výskumu Zhang Qingpeng:
„Gény určujú, kde začíname. Proteíny a metabolity však odrážajú náš súčasný fyzický stav.“
Drahé meranie a chýbajúce overenie brzdia cestu k pacientom
Pojem „jeden krvný test“ znie jednoduchšie, než bola realita výskumu. Vedci použili špecializovanú proteomickú platformu Olink a NMR analýzu metabolitov. Takéto meranie je drahé a bežné ambulancie ho dnes nerobia.
Cena pritom nie je jediný problém. Krv odobrali iba raz, takže nevieme, ako by sa skóre menilo po schudnutí, úprave stravy alebo nasadení liekov. Otáznik visí aj nad samotnou vzorkou. Dáta pochádzali z UK Biobank a väčšinu účastníkov tvorili ľudia európskeho pôvodu a bielej etnicity.
Model síce preverili na oddelenej skupine zo Škótska a potom na ďalších 24 287 ľuďoch, ktorých nepoužili pri tréningu, stále však išlo o tú istú databázu. Nezávislé overenie na úplne inej populácii zatiaľ chýba.
Výsledky vyšli v časopise Nature Communications. CardiOmicScore zatiaľ zostáva v rukách výskumníkov. Ak však ďalšie testy potvrdia jeho presnosť aj mimo UK Biobank a cena podobných analýz klesne, lekári by raz mohli vidieť blížiaci sa problém roky predtým, než pacienta prvýkrát zradí srdce alebo cievy.
