UK Biobank voltooit 's werelds grootste full-body scanning project

In een opmerkelijke prestatie die nu al van invloed is op de manier waarop we ziekten opsporen en diagnosticeren, heeft UK Biobank 's werelds grootste project voor het scannen van het hele lichaam voltooid. Hierbij zijn de hersenen, het hart, de buik, de bloedvaten, de botten en de gewrichten van 100.000 vrijwilligers gescand. Deze scans, uitgevoerd op deze schaal, laten ons zien wat er in het lichaam van mensen gebeurt naarmate ze ouder worden, zodat we kunnen begrijpen hoe, waarom en wanneer we ziek worden.

Sinds 2015 worden de beeldgegevens van de UK Biobank in batches vrijgegeven. Wetenschappers over de hele wereld gebruiken de gegevens om betere diagnostische tests te ontwikkelen voor levensbedreigende aandoeningen zoals hartziekten, dementie en kanker. Binnenkort krijgen erkende onderzoekers toegang tot meer dan een miljard geanonimiseerde beelden van 100.000 vrijwilligers. Door deze gegevens te combineren met bestaande informatie van de UK Biobank over levensstijl, medische geschiedenis, genetica en bloedeiwitten, die de afgelopen 15 jaar van deze vrijwilligers is verzameld, kunnen onderzoekers op een manier die voorheen onmogelijk was, zien hoe alle aspecten van ons leven onze gezondheid beïnvloeden.

Tot op heden zijn er meer dan 1300 peer-reviewed wetenschappelijke artikelen gepubliceerd met behulp van beeldgegevens uit de UK Biobank. De resultaten van dit onderzoek verbeteren de zorg binnen de NHS en daarbuiten al. Bijvoorbeeld:

• NHS-gedenkziekenhuizen in het Verenigd Koninkrijk maken nu gebruik van processen die zijn ontwikkeld door UK Biobank om MRI-beelden van de hersenen te analyseren, wat bijdraagt aan een nauwkeurigere diagnose van dementie.
• De hartzorg is in meer dan 90 landen verbeterd, omdat artsen een AI-tool gebruiken die is ontwikkeld met behulp van gegevens uit de UK Biobank. Daarmee kunnen ze hartscans in minder dan een seconde analyseren (voorheen was dat bijna een kwartier). Zo kunnen ze zich concentreren op de gevallen die de meeste aandacht vereisen.

Na 11 jaar werk, 100.000 scansessies van elk ongeveer 5 uur en een investering van meer dan £ 60 miljoen, heeft UK Biobank deze belangrijke mijlpaal bereikt.

De ongekende omvang van dit beeldvormingsproject – meer dan tien keer zo groot als alles wat ooit heeft bestaan – stelt wetenschappers in staat om patronen te zien in ziekten die anders onopgemerkt zouden blijven. Het verzamelen van scans van 100.000 vrijwilligers leek een utopie... sommige experts vroegen zich zelfs af of we per ongeluk een nulletje hadden toegevoegd! Dit enorme beeldvormingsproject maakt het onzichtbare zichtbaar. Sterker nog, door deze beelden van verschillende lichaamsdelen te combineren met alle genetische en essentiële informatie van onze vrijwilligers, krijgen wetenschappers een veel beter begrip van hoe ons lichaam werkt.

Sir Rory Collins, hoogleraar, hoofdonderzoeker en CEO van UK Biobank

Tijdens elke sessie werden van elke persoon meer dan 12.000 MRI-scans van de hersenen, het hart en de buik gemaakt, evenals scans van het hele lichaam om de botdichtheid en het lichaamsvet te meten, en een echo van de halsslagaders. Elke vrijwilliger verstrekte ook dezelfde gedetailleerde informatie als toen ze bijna 15 jaar geleden voor het eerst deelnamen aan de UK Biobank, waaronder gegevens over hun levensstijl, fysieke kenmerken (zoals lengte, gewicht en grijpkracht) en een bloedmonster.

"Ik heb me aangemeld voor de scan omdat ik wil bijdragen aan een gezondere toekomst voor ons allemaal. Daarom ben ik meer dan 15 jaar geleden vrijwilliger geworden bij de UK Biobank – om de wetenschappers die zich zo hard inzetten voor toekomstige generaties van dienst te zijn", aldus Alison, lid van de UK Biobank Participant Advisory Group.

Beeldgegevens op deze schaal bieden meer informatie over zeldzame ziekten en verschillende stadia van veelvoorkomende ziekten. Wetenschappers kunnen gezonde lichamen ook beter vergelijken met lichamen met meerdere ziekten, waardoor ze uiteindelijk krachtigere markers voor ziekten kunnen vinden.

"De beeldvormingsstudie van de UK Biobank heeft het landschap van biomedisch onderzoek voorgoed veranderd. De enorme hoeveelheid data heeft grote doorbraken in computergestuurde beeldanalyse mogelijk gemaakt. Onderzoekers kunnen nu de grootte, vorm en samenstelling van vrijwel elk orgaan en weefsel in het lichaam in seconden meten in plaats van uren per persoon", aldus professor Louise Thomas, hoogleraar metabole beeldvorming aan de Universiteit van Westminster.

Naast de voordelen die patiënten nu al ervaren, stimuleren deze beeldgegevens de basiswetenschap die zou moeten leiden tot nieuwe diagnostische tests en behandelingen. Enkele van deze ontwikkelingen:

• Het ontwikkelen van een AI-model dat een gepersonaliseerde versie van een gezond hart creëert (op basis van de leeftijd, het geslacht, het gewicht en de lengte van een persoon). Dit model kan worden gebruikt om verschillen te detecteren tussen het echte hart van een patiënt en het gezonde hartmodel, en om vroege tekenen van hartziekten te detecteren.
• De ontdekking dat onze organen biologisch gezien ouder kunnen zijn dan onze chronologische leeftijd, stelt artsen in staat om op basis van bodyscans en klinische gegevens te zien welke organen risico lopen op het ontwikkelen van ziekten. Hierdoor kunnen ze manieren vinden om dit te voorkomen en uiteindelijk het leven te verlengen.
• Het ontdekken van nieuwe verbindingen tussen het hart en de hersenen. Bijvoorbeeld hoe structurele veranderingen in het hart het risico op psychische stoornissen, waaronder depressie, verhogen. Dit is belangrijk voor het begrijpen van hersenziekten.
• Demonstratie van hoe een invasieve chirurgische ingreep kan worden vervangen door MRI voor de diagnose en monitoring van een veelvoorkomende ziekte: leververvetting.
• Door MRI-beelden te combineren met andere gezondheidsgegevens en AI, wordt het vroegtijdig optreden van 38 ziekten voorspeld. Dit toont de kracht van geavanceerde technologie aan bij het voorspellen van gezondheidsrisico's lang voordat symptomen zich openbaren.
• Uit onderzoek blijkt dat het drinken van één tot twee eenheden alcohol per dag verband houdt met een potentieel schadelijke afname van de grootte en structuur van de hersenen, wat waarschijnlijk leidt tot een verhoogd risico op geheugenverlies en dementie.
• Aantonen dat mensen met dezelfde BMI, vanwege genetica, vet op heel verschillende manieren kunnen opslaan. Hierdoor is bij sommigen het risico op ziekten als diabetes en hartziekten groter, terwijl het bij anderen juist minder risico oplevert.
• Met behulp van DEXA-scans werd onthuld dat 1 op de 10 mensen van middelbare leeftijd zonder andere symptomen verkalkingen heeft in de abdominale aorta (het belangrijkste bloedvat in het lichaam). Dit is een aandoening die vaak niet wordt gediagnosticeerd, maar wel dodelijk is.

Gegevens op deze schaal bieden de mogelijkheid om met behulp van machinaal leren ziektes te voorspellen jaren voordat symptomen zich openbaren.

"Het is fantastisch dat UK Biobank zo'n schat aan gegevens heeft verzameld van gulle vrijwilligers, en de scans voegen nog een extra laag aan prachtige details toe. Een recente studie gebruikte hersenscans van 20.000 deelnemers, activiteitsgegevens en genetica om een AI-tool te ontwikkelen die voorspelt wie risico loopt op Alzheimer en Parkinson. Ik ben benieuwd wat scans van 100.000 mensen zullen onthullen!", aldus professor Paul Matthews, voorzitter van de UK Biobank Imaging Working Group.

Het project droeg bovendien bij aan de wereldwijde democratisering van de toegang tot beeldgegevens door MRI-beelden om te zetten in gegevens die kunnen worden gebruikt door onderzoekers buiten het beeldvormingsveld, waaronder wetenschappers in landen met minder middelen.

"We hebben ontzettend veel positieve feedback ontvangen van onderzoekers over de hele wereld over hoe het beeldvormingsproject de resultaten gebruikt in wetenschappelijke gebieden waar voorheen niet werd gedacht aan het gebruik van bodyscangegevens", aldus professor Naomi Allen, wetenschappelijk directeur van UK Biobank.

Het beeldvormingsproject van de UK Biobank begon in 2014 als pilot met meer dan 7.000 vrijwilligers – destijds een record. De hoofdfase startte in 2016, waarbij 100.000 van de 500.000 vrijwilligers van de UK Biobank werden uitgenodigd om deel te nemen aan vijf uur durende beeldvormingssessies in een van de vier speciale centra in het land. Het project blijft vrijwilligers uitnodigen voor beeldvormingssessies nadat de doelstelling van 100.000 deelnemers is bereikt.

De tweede fase van het project ging in 2022 van start en heeft tot doel 60.000 van die 100.000 deelnemers binnen twee jaar na hun eerste beeldvormingssessie opnieuw te scannen. Dit project loopt nog en zal naar verwachting in 2029 afgerond zijn.

Gegevens uit de UK Biobank worden in batches beschikbaar gesteld aan goedgekeurde onderzoekers via het beveiligde, cloudgebaseerde UK Biobank Research Analysis Platform (UKB-RAP). Naar verwachting zullen de beeldgegevens van alle 100.000 deelnemers eind 2025 beschikbaar zijn voor onderzoekers.