Skip to main content
European Commission logo
polski polski
CORDIS - Wyniki badań wspieranych przez UE
CORDIS
CORDIS Web 30th anniversary CORDIS Web 30th anniversary

Personalized Recommendations for Neurodegenerative Disease

Article Category

Article available in the following languages:

Cyfrowe bliźniaki mózgu rewolucjonizują opiekę nad pacjentami z chorobami neurodegeneracyjnymi

Przełomowa platforma do symulacji mózgu ma potencjał, by zrewolucjonizować przyszłą diagnostykę i leczenie chorób neurodegeneracyjnych.

Przewiduje się, że częstość występowania zaburzeń neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera i Parkinsona, będzie rosła, czemu towarzyszyć będzie wzrost kosztów opieki zdrowotnej. Poważnym wyzwaniem w przypadku tych chorób jest trudność w stawianiu wczesnej diagnozy, jak też ich zmienna patologia, co oznacza ograniczone możliwości skutecznego leczenia i potrzebę wdrożenia zindywidualizowanej diagnostyki oraz interwencji.

Wirtualne środowisko badawcze w dziedzinie schorzeń neurodegeneracyjnych

Finansowany przez UE projekt VirtualBrainCloud miał na celu opracowanie spersonalizowanego rozwiązania medycznego opartego na środowisku chmurowym i oferującego dostęp do multidyscyplinarnych danych klinicznych i symulacji mózgu, aby wesprzeć podejmowanie decyzji. Składa się na nie wiele platform i narzędzi opracowanych między innymi w ramach inicjatyw Human Brain Project i IMI-AETIONOMY. „Pomysł polegał na udostępnieniu narzędzi umożliwiających integrację danych zdrowotnych poszczególnych pacjentów w celu stworzenia cyfrowych bliźniaków i przeprowadzenia symulacji tych bliźniaków w bezpiecznym środowisku”, wyjaśnia Petra Ritter, koordynatorka projektu i profesor neurobiologii w Charité – Universitätsmedizin Berlin w Niemczech. VirtualBrainCloud jest częścią European Open Science Cloud (EOSC), ogólnoeuropejskiej inicjatywy dotyczącej hostingu i przetwarzania danych badawczych w celu wspierania nauki w UE. EOSC zapewnia środowisko, narzędzia i usługi pozwalające społeczności naukowej na publikowanie i eksplorowanie danych do celów badawczych.

Symulacja całego mózgu i spersonalizowana diagnostyka

Założeniem VirtualBrainCloud było zrewolucjonizowanie dziedziny badań nad chorobami neurodegeneracyjnymi poprzez wykorzystanie dużych zbiorów danych i obliczeń o wielkiej skali. Naukowcy i klinicyści analizowali dane multiomiczne i neuroobrazowe pod kątem ich skuteczności predykcyjnej i możliwości zastosowania w warunkach klinicznych. Wraz z rygorystycznymi kryteriami opartej na biomarkerach klasyfikacji pacjentów zintegrowano je z modelami progresji choroby i sieci mózgu. „Stosując algorytmy klasyfikacji uczenia maszynowego do danych pochodzących z symulacji cyfrowych bliźniaków, można identyfikować nowe mechanizmy chorobowe lub przewidywać trajektorię chorób”, podkreśla Ritter. Kluczowym zadaniem była symulacja awatarów mózgu uwzględniających strukturę i sieci poszczególnych pacjentów, co pozwala uzyskać fundamentalny wgląd w to, jak działa mózg i jak generuje funkcje. Symulacje przeprowadzone w projekcie VirtualBrainCloud zwiększyły wartość diagnostyczną empirycznych cech klinicznych, przyczyniając się do do lepszej klasyfikacji pacjentów z różnymi stadiami neurodegeneracji. Russo tłumaczy: „Platforma VirtualBrainCloud dostarcza także zaleceń mających na celu obniżenie ryzyka demencji”. Ponadto platformę VirtualBrainCloud wykorzystano do wirtualnej symulacji głębokiej stymulacji mózgu (DBS), będącej techniką neuromodulacji stosowaną w leczeniu wielu zaburzeń neurologicznych, w tym choroby Parkinsona. Platforma umożliwiła wieloskalową symulację wyników DBS, co sugeruje, że po pomyślnym przejściu prób klinicznych może służyć jako model, który będzie stosowany przed inwazyjną operacją DBS.

Zgodność z unijnymi przepisami dotyczącymi ochrony danych

W proces budowy platformy VirtualBrainCloud konsorcjum zaangażowało pacjentów, przedstawicieli społeczeństwa i decydentów. Zadbano o zgodność wrażliwych danych zdrowotnych, w tym wyników neuroobrazowania i modelowania mózgu, z wytycznymi ogólnego rozporządzenia UE o ochronie danych (RODO). Reasumując, projekt stanowi odpowiedź na aktualny brak cyfrowej infrastruktury danych badawczych, ponieważ oferuje zespołom badawczym elastyczność w zakresie wspólnego przetwarzania wrażliwych danych prywatnie w odizolowanych środowiskach komputerowych i daje im możliwość tworzenia własnych procedur. Wdrożenie tej opartej na chmurze platformy symulacji mózgu powinno przyczynić się do spersonalizowanej diagnostyki i leczenia zaburzeń neurodegeneracyjnych. Jednocześnie jego zdolności predykcyjne będą wspierać profilaktykę i poprawią jakość opieki, przyczyniając się do budowy bardziej zrównoważonego europejskiego systemu opieki zdrowotnej.

Słowa kluczowe

VirtualBrainCloud, neurodegeneracja, choroba neurodegeneracyjna, platforma symulacyjna, klasyfikacja, sieć, głęboka stymulacja mózgu, cyfrowy bliźniak

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania