《IBM和Broad研究所发起了一项计划,帮助临床医生预测心血管疾病的风险》

  • 来源专题:人类遗传资源和特殊生物资源流失
  • 编译者: yanyf@mail.las.ac.cn
  • 发布时间:2019-02-22
  • IBM沃森健康公司(IBM Watson Health)、麻省理工学院(MIT)和哈佛大学布罗德研究所(Broad Institute of Harvard)正在发起一项研究合作,旨在开发强大的预测模型,使临床医生能够识别心血管疾病的严重风险患者。这个为期三年的项目将纳入基于人口和医院的生物样本库数据、基因组信息和电子健康记录,以建立和扩大多基因评分的预测能力。该项目还计划让研究团体广泛获得见解和工具,包括根据基因组中的数百万个变异计算个人罹患常见疾病风险的方法。

    马萨诸塞州总医院(MGH)基因组医学中心(Center for genome Medicine)主任、布罗德研究所(Broad institute)心血管疾病项目成员兼主任塞卡尔·卡瑟雷森(Sekar Kathiresan)说:“我很高兴能在利用大量基因组数据进行多基因风险评分方面取得的进展的基础上再上一层。”“通过将临床数据与基因组数据结合起来,就有了一个绝佳的机会,可以让多基因风险评分更加稳健有力,并最终为患者的护理带来变革。”如果没有这种伙伴关系,这种转变是不可能发生的。

    Kathiresan将与布罗德研究所(Broad Institute)首席数据官安东尼•菲利帕基斯(Anthony Philippakis)共同指导这项新举措。菲利帕基斯曾在布莱根妇女医院(Brigham and Women’s Hospital)接受心脏病专家培训。

    IBM Watson health高级副总裁约翰•凯利(John Kelly)表示:“我们正与布罗德研究所(Broad Institute)的医学家直接合作,研究人工智能如何帮助解开有关人类健康的未被发现的线索。”“我们在应用人工智能方面积累了深厚的专业知识,以理解基因组学和健康记录等海量数据的复杂性和意义。”我们最新的合作将把这些能力与临床洞察力结合起来,完善技术如何为临床医生在研究和治疗心血管疾病等严重疾病时提供可解释和有价值的见解。

    近年来,Broad研究所的科学家们,MGH,和哈佛医学院拥有先进的一种新的基因组分析,称为多基因风险评分,可以识别人的子集的风险明显高于发展中严重的常见疾病,包括冠心病、房颤或乳腺癌。

    这些测试利用来自人类基因组中超过600万个变异位点的信息来确定患病风险,可以在症状出现之前就标记出更大的可能性发展成严重的疾病。研究表明,在美国,多达2500万人患冠状动脉疾病的风险可能是正常水平的三倍以上,而仅根据基因变异,还有数百万人患其他疾病的风险可能与此类似。这样的基因组信息可以让医生找到这些人,并进行干预以预防疾病。

    但是在这项研究被纳入临床护理之前还需要做更多的工作,这就是这个新的三年合作关系的作用。

    IBM和Broad Institute将通过结合患者的医疗记录和生物标志物,建立基于基因组信息的心脏病风险人工智能模型,扩大多基因评分的影响力。该项目还将纳入医生和护理人员的直接反馈,所有这些反馈的最终目标都是将这种权力融入医疗系统。

    “有了这种新的伙伴关系,我们有机会开发了解和预测疾病的新方法,”布罗德研究所所长兼创始所长埃里克·s·兰德(Eric S. Lander)说。“我希望这将有助于推进精准医疗的发展。”

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    • 来自学术界和行业的常见疾病遗传学社区的成员本周聚集在华盛顿特区,发起了国际常见疾病联盟(ICDA)。这项新的计划是经过一年多的计划启动的,旨在将国际科学界聚集在一起,以加深我们对人类基因组中遗传变异如何促进常见疾病(例如心血管疾病和2型疾病)生物学的认识。糖尿病。 会议召集了来自六大洲19个国家的专家,他们代表了各种研究领域,包括遗传学,疾病生物学,功能基因组学,计算生物学和药物发现。 ICDA社区将共同努力,提出有关项目,政策和活动的建议,这些建议将消除从遗传图谱到生物学机制再到常见疾病新药的快速发展的障碍。 牛津大学基因组内分泌学和代谢学教授塞西莉亚·林德格伦(Cecilia Lindgren)表示:“世界上有许多有希望的努力可以在遗传学和疾病生物学之间架起桥梁。” “ ICDA希望充当召集人,为讨论,启发并酌情协调各个项目提供一个场所。” Lindgren是ICDA组委会的联席主席,该委员会由代表15个国家和五大洲的33名成员组成。 自人类基因组计划成功产生人类的第一个序列以来,多年来,人类遗传数据的深度和广度呈指数增长。结果,科学家们已经确定了与人类疾病成千上万的遗传联系。这些发现中的一些已经提高了我们对疾病生物学基础的理解,导致了明确的治疗假说,并实现了疾病风险的遗传预测。 现在,科学家寻求绘制一条路径,从绘制与疾病相关的遗传区域到确定其生物学作用,并最终开发治疗剂。由于许多这些遗传变异都位于不编码蛋白质的基因组片段中,因此难以解释这些变异的功能。 与罕见的单基因疾病(单个罕见变体具有巨大影响)的情况不同,常见疾病通常源于数百种共同作用于多种生物途径的常见变体的组合或适度影响。科学家必须解开这种生物学,以揭示用于临床开发的治疗靶标。 为此,ICDA的成员旨在确定进步的障碍,提出解决方案(必要时包括新技术和科学方法),与资助者进行协调,并与国际科学界和公众互动。 “科学界正在一个关键时刻汇聚在一起,以加快对常见疾病的理解,”布罗德研究所所长兼创始主任,ICDA组委会联合主席埃里克·兰德(Eric Lander)说。 “该联盟将汇集来自世界各地和各个领域的科学专家,以解决生物医学中的关键问题。” ICDA的工作组专注于特定领域,例如向同龄人学习; 开发将变体连接到基因,细胞途径和分子机制的一般方法; 推进针对疾病的方法论,以优先考虑药物开发目标; 并解决数据访问,安全性,共享和道德问题。
  • 《欧洲计量创新与研究计划(EMPIR)项目为心脏病学界开发三个大型数据库,以帮助检测心血管疾病》

    • 编译者:李晓萌
    • 发布时间:2024-10-20
    • 心血管疾病(CVDs)影响心脏和血管,在欧洲估计每天造成10000人过早死亡。对于正确检测潜在的心脏问题,如局部缺血或可能导致中风的心律失常,至关重要的是使用非侵入性导线获得的心电图(ECG)数据来记录心脏的电信号。 近日,机器学习的出现使得能够以非主观的方式高精度地自动检测此类事件。然而,为了训练软件,并允许将算法与定义的指标(称为“基准测试”)进行直接比较,需要大型心电图信号数据库,而这些数据库在2018年之前并不容易获得。 现已完成的EMPIR项目心律失常管理自动化数据分析计量(18HLT07,MedalCare)解决了这一问题。 心电图数据库 为了解决这一不足,该项目开发了许多心电图数据库,并将其发布给心脏病学界: PTB-XL 该项目的早期成果是简化了大型心电图数据库PTB-XL的发布,并附有一篇论文:“PTB-XL,一个大型的公开心电图数据集。”该数据集由德国国家计量研究所(NMI)PTB收集,全面收集了18869名患有多种不同合并症的患者和大部分健康对照样本的21799份临床12导联心电图。 PTB-XL+ 使用两个商业心电图分析软件包和项目内开发的开源软件包“ECGDeli”从PTB-XL中提取临床特征,并作为PTB-XL+发布。非标准心电图特征也被考虑使用PTB-XL+并用于基准测试,并得到了论文的支持:“PTB-XL+,一个全面的心电图特征数据集” MedalCare XL 该项目还首次建立了具有数字地面真实参考值的心电图数据“虚拟群体”。这个合成数据库MedalCare XL包含16900个基于多尺度机械电生理模拟的导联心电图,平均分布在1个健康对照组和7个病理组中。发表了一篇论文:“MedalCare XL:16900个通过电生理模拟获得的健康和病理12导联心电图”,以支持其使用。该数据库分为训练、验证和测试部分,用于开发和客观评估新的机器学习算法。根据PTB-XL数据库验证了合成数据,该数据库证明合成信号以高保真度代表健康和病理亚群的临床心电图。它通过应用基于神经网络的机器学习算法和专家在临床图灵测试框架内检查的一个子部分进行了交叉验证。 其他项目成果 临床图灵测试 为了检查MedalCare XL数据库中的合成心电图是否会在诊断条件下作为临床信号通过,进行了临床图灵测试:要求受过医学训练的心脏病学家确定心电图痕迹是来自真实患者还是来自合成MedalCare-X数据库。临床图灵测试表明,一些方法通常表现良好,而另一些方法表现不佳,为改进电生理学建模及其诊断能力提供了宝贵的反馈。 ECGDeli软件 在MedalCare期间,卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)开发了一种开放获取工具,用于从临床和虚拟数据集中提取心电图特征,ECGDeli以及配套出版物:“ECGDeli-MATLAB的开源心电图描绘工具箱”。除了通过分析心电图信号对特定心脏病的诊断做出贡献外,该软件还可以用于扩展现有算法或作为新算法的基准。 心脏病学挑战 在项目接近尾声时,PTB-XL数据库成功用于在2020年心脏病学挑战赛的PhysioNet计算中测试新的心电图算法,用于12导联心电图的分类,以及在2021年心脏病学挑战赛的不同维度的PhysioNet计算中测试心电图。 在长期项目中,结果将使心电图轨迹更加清晰,从而能够以清晰、无偏见的方式自动检测心脏缺血和心律失常等病理。 负责协调该项目的Markus B?r(PTB)在谈到这项工作时表示:“该项目之所以非常成功,是因为它不同寻常地结合了专业知识——用于实施真实心脏模型的建模专家、用于模拟和机器学习应用中不确定性量化的计量学家,以及在最佳描述为临床图灵测试的练习中审查、指导和帮助改进基础模型的心脏病学家。总之,MedalCare项目产生了合成心电图数据库(虚拟队列)的第一个例子,并提出了验证和改进它的方法。同时,它为基于临床记录的心电图特征提供了一个新的广泛数据库,并为诊断机器学习算法的基准协议和不确定性评估提供了建议。除了该项目的许多广受欢迎的出版物外,其成功可能最好地体现在以下事实中:这些产出正被用于新的项目联盟,如欧盟TEF项目(测试设施)的医疗应用,数据库由各个合作伙伴进一步扩展,并被其他研究人员用于大量研究。” 该EMPIR项目由欧盟地平线2020研究和创新计划和EMPIR参与国共同资助。