UK Biobank conclui o maior projeto de escaneamento de corpo inteiro do mundo

Em uma conquista notável que já está impactando a forma como detectamos e diagnosticamos doenças, o UK Biobank concluiu o maior projeto de escaneamento de corpo inteiro do mundo, examinando o cérebro, o coração, o abdômen, os vasos sanguíneos, os ossos e as articulações de 100.000 voluntários. Esses exames, realizados nessa escala, nos mostram o que acontece no corpo das pessoas à medida que envelhecem, para que possamos entender como, por que e quando adoecemos.

Desde 2015, os dados de imagem do UK Biobank são divulgados em lotes, com cientistas de todo o mundo utilizando os dados para desenvolver melhores testes diagnósticos para condições potencialmente fatais, como doenças cardíacas, demência e câncer. Em breve, pesquisadores aprovados terão acesso a mais de um bilhão de imagens anonimizadas de 100.000 voluntários. Juntando essas informações com as informações existentes do UK Biobank sobre estilo de vida, histórico médico, genética e proteínas sanguíneas, coletadas desses mesmos voluntários ao longo dos últimos 15 anos, esses dados de imagem permitem que os pesquisadores vejam, de maneiras antes impossíveis, como todos os aspectos de nossas vidas afetam nossa saúde.

Até o momento, mais de 1.300 artigos científicos revisados por pares foram publicados utilizando dados de imagem do UK Biobank. Os resultados dessa pesquisa já estão aprimorando o atendimento no NHS e em outros lugares. Por exemplo:

• Hospitais memoriais do NHS em todo o Reino Unido agora estão usando processos desenvolvidos pelo UK Biobank para analisar imagens de ressonância magnética do cérebro, ajudando a diagnosticar a demência com mais precisão.
• O atendimento cardíaco melhorou em mais de 90 países, pois os médicos usam uma ferramenta de IA desenvolvida com dados do UK Biobank para analisar exames cardíacos em menos de um segundo — em comparação com quase um quarto de hora antes — permitindo que eles se concentrem nos casos que exigem mais atenção.

Após 11 anos de trabalho, 100.000 sessões de escaneamento, cada uma com duração de cerca de 5 horas, e um investimento de mais de £ 60 milhões, o UK Biobank atingiu esse marco significativo.

A escala sem precedentes deste projeto de imagem – mais de 10 vezes maior do que qualquer coisa que já existiu – permite aos cientistas ver padrões em doenças que, de outra forma, seriam indetectáveis. Coletar exames de 100.000 voluntários parecia um sonho... alguns especialistas até perguntaram se tínhamos adicionado um zero a mais por engano! Este enorme projeto de imagem torna o invisível visível. Além disso, ao combinar essas imagens de diferentes partes do corpo com todas as informações genéticas e vitais de nossos voluntários, os cientistas obtêm uma compreensão muito melhor de como nossos corpos funcionam.

Sir Rory Collins, Professor, Pesquisador Principal e CEO, UK Biobank

Durante cada sessão, mais de 12.000 imagens de ressonância magnética do cérebro, coração e abdômen foram coletadas de cada pessoa, além de exames de corpo inteiro para medir a densidade óssea e a gordura corporal, além de uma ultrassonografia das artérias carótidas. Cada voluntário também forneceu as mesmas informações detalhadas que tinha quando participou do UK Biobank pela primeira vez, há quase 15 anos, incluindo dados de estilo de vida, atributos físicos (como altura, peso e força de preensão) e uma amostra de sangue.

"Inscrevi-me para o exame porque quero ajudar a criar um futuro mais saudável para todos nós. Foi por isso que me tornei voluntária do UK Biobank há mais de 15 anos – para servir aos cientistas que trabalham arduamente para as gerações futuras", disse Alison, membro do Grupo Consultivo de Participantes do UK Biobank.

Dados de imagem nessa escala fornecem mais informações sobre doenças raras e diferentes estágios de doenças comuns. Os cientistas também podem comparar melhor corpos saudáveis com aqueles com múltiplas doenças, permitindo-lhes, em última análise, encontrar marcadores mais poderosos de doenças.

“O estudo de imagem do UK Biobank mudou para sempre o panorama da pesquisa biomédica. A vasta quantidade de dados permitiu grandes avanços na análise computadorizada de imagens. Os pesquisadores agora podem medir o tamanho, a forma e a composição de praticamente todos os órgãos e tecidos do corpo em segundos, em vez de horas por pessoa”, disse a Professora Louise Thomas, professora de imagem metabólica na Universidade de Westminster.

Além dos benefícios que já beneficiam os pacientes hoje, esses dados de imagem estão estimulando a ciência básica, que deve levar a novos testes diagnósticos e tratamentos. Entre esses avanços:

• Desenvolver um modelo de IA que cria uma versão personalizada de um coração saudável (com base na idade, sexo, peso e altura de uma pessoa) que pode ser usado para detectar diferenças entre o coração real de um paciente e o modelo de coração saudável e detectar sinais precoces de doença cardíaca.
• A descoberta de que nossos órgãos podem ser biologicamente mais velhos que nossa idade cronológica permitirá que os médicos vejam, a partir de exames corporais e dados clínicos, quais órgãos correm risco de desenvolver doenças e encontrem maneiras de prevenir isso, prolongando, em última análise, a vida.
• Descobrindo novas conexões entre o coração e o cérebro. Por exemplo, como alterações estruturais no coração aumentam o risco de transtornos mentais, incluindo depressão. Isso é importante para a compreensão de doenças cerebrais.
• Demonstração de como um procedimento cirúrgico invasivo pode ser substituído pela ressonância magnética para o diagnóstico e monitoramento de uma doença comum, a esteatose hepática.
• Prever o aparecimento precoce de 38 doenças combinando imagens de ressonância magnética com outros dados de saúde e usando IA, demonstrando o poder da tecnologia avançada na previsão de riscos à saúde muito antes dos sintomas aparecerem.
• Descobertas indicam que beber de uma a duas unidades de álcool por dia está associado a reduções potencialmente prejudiciais no tamanho e na estrutura do cérebro, provavelmente levando a um risco maior de perda de memória e demência.
• Demonstrando que pessoas com o mesmo IMC podem armazenar gordura de maneiras muito diferentes devido à genética — aumentando o risco de doenças como diabetes e doenças cardíacas em algumas, enquanto protege em outras.
• Usando exames DEXA para revelar que 1 em cada 10 pessoas de meia-idade sem outros sintomas tem calcificações na aorta abdominal (o principal vaso sanguíneo do corpo) - uma condição amplamente não diagnosticada, mas mortal.

Dados nessa escala abrem a possibilidade de usar o aprendizado de máquina para prever doenças anos antes dos sintomas aparecerem.

“É fantástico que o UK Biobank tenha coletado uma quantidade tão grande de dados de voluntários generosos, e os exames acrescentam outra camada de detalhes requintados. Um estudo recente utilizou exames cerebrais de 20.000 participantes, dados de atividade e genética para desenvolver uma ferramenta de IA que prevê quem está em risco de Alzheimer e Parkinson. Estou ansioso para ver o que os exames de 100.000 pessoas revelarão!”, disse o professor Paul Matthews, presidente do Grupo de Trabalho de Imagem do UK Biobank.

O projeto também contribuiu para a democratização global do acesso a dados de imagem, transformando imagens de ressonância magnética em dados que podem ser usados por pesquisadores fora da área de imagem, incluindo cientistas em países com menos recursos.

“Recebemos um feedback incrível de pesquisadores do mundo todo sobre como o projeto de imagem está usando os resultados em áreas da ciência que antes não consideravam o uso de dados de varredura corporal”, disse a professora Naomi Allen, diretora científica do UK Biobank.

O projeto de imagem do UK Biobank começou como piloto em 2014, com mais de 7.000 voluntários – um recorde na época. A fase principal começou em 2016, convidando 100.000 dos 500.000 voluntários do UK Biobank para participar de sessões de imagem de 5 horas em um dos quatro centros dedicados em todo o país. O projeto continua a convidar voluntários para sessões de imagem após atingir a meta de 100.000 participantes.

A segunda fase do projeto começou em 2022 e visa reexaminar 60.000 dos 100.000 participantes em até dois anos após a primeira sessão de imagem. Este projeto está em andamento e a previsão é de que seja concluído até 2029.

Os dados do UK Biobank são disponibilizados aos pesquisadores aprovados em lotes por meio da Plataforma de Análise de Pesquisa do UK Biobank (UKB-RAP), segura e baseada em nuvem. Espera-se que os dados de imagem de todos os 100.000 participantes estejam disponíveis aos pesquisadores até o final de 2025.