تشخیص بیماریهایی مانند آلزایمر و پارکینسون همیشه ساده نیست؛ بهویژه زمانی که چند بیماری تخریبکننده مغز بهطور همزمان در یک فرد وجود داشته باشند. علائم این بیماریها میتوانند شباهت زیادی به یکدیگر داشته باشند و همین موضوع تشخیص دقیق را دشوار میکند.
اکنون پژوهشگران یک آزمایش خون جدید برای تشخیص زوال عقل توسعه دادهاند که با بررسی ۱۵ پروتئین موجود در خون و کمک هوش مصنوعی، میتواند چهار بیماری مهم تخریبکننده مغز را ارزیابی کند: آلزایمر، پارکینسون، دمانس فرونتوتمپورال و زوال عقل با اجسام لویی.
این آزمایش که با نام GPND-AI شناخته میشود، حتی میتواند احتمال وجود بیش از یک بیماری را در یک فرد بررسی کند. نتایج اولیه این پژوهش، چشمانداز تازهای برای تشخیص بیماریهای عصبی ایجاد کرده است؛ رویکردی که اهمیت پژوهشهای میانرشتهای را نشان میدهد و با نگاه «جشنواره اندیشمندان و دانشمندان جوان» به حمایت از ایدههای نوآورانه همسو است.
آزمایش خون جدید چگونه چند بیماری مغزی را همزمان تشخیص میدهد؟
بسیاری از آزمایشهای خون موجود برای بیماریهای عصبی، بهویژه آزمایشهای مرتبط با آلزایمر، بر تعداد محدودی از نشانگرهای زیستی تمرکز دارند. آزمایش GPND-AI رویکرد متفاوتی دارد و بهجای بررسی یک بیماری، مجموعهای از ۱۵ پروتئین موجود در خون را بهصورت همزمان تحلیل میکند.
شناخت ارتباط میان این پروتئینها و بیماریهای مغزی، ریشه در پژوهشهای علومپایه دارد. دانش زیستشناسی درباره عملکرد سلولها و پروتئینها و علوم اعصاب درباره سازوکارهای مغز، به پژوهشگران کمک میکنند بفهمند تغییرات مولکولی در خون چگونه میتواند با بیماریهای تخریبکننده مغز ارتباط داشته باشد.
در مرحله بعد، الگوریتم هوش مصنوعی این دادههای زیستی را کنار هم قرار میدهد و الگوهایی را شناسایی میکند که میتوانند با چهار بیماری مورد مطالعه ارتباط داشته باشند. به این ترتیب، نتیجه آزمایش فقط یک پاسخ ساده مانند «آلزایمر دارد یا ندارد» نیست؛ بلکه میتواند تصویری گستردهتر از وضعیت زیستی مغز ارائه کند و احتمال وجود چند بیماری را نیز بررسی کند.
چرا تشخیص همزمان آلزایمر و پارکینسون اهمیت دارد؟
در برخی افراد ممکن است بیش از یک بیماری تخریبکننده مغز بهطور همزمان وجود داشته باشد. برای مثال، فردی ممکن است علاوه بر تغییرات مرتبط با آلزایمر، نشانههایی از بیماری پارکینسون نیز داشته باشد. این همپوشانی اهمیت زیادی دارد، زیرا بیماریهای مختلف میتوانند به مراقبت و رویکرد درمانی متفاوتی نیاز داشته باشند. اگر تنها یکی از بیماریها شناسایی شود، تصویر کاملی از وضعیت بیمار در اختیار پزشک قرار نمیگیرد.
آزمایش جدید تلاش میکند همین بخش از تشخیص را دقیقتر کند. شناسایی الگوهای مرتبط با چند بیماری میتواند در آینده به پزشکان کمک کند وضعیت بیمار را بهتر ارزیابی کنند و تصمیمهای درمانی متناسبتری بگیرند.
هوش مصنوعی چگونه دقت آزمایش خون برای تشخیص زوال عقل را افزایش داد؟
شکل ۲) مدل هوش مصنوعی با تحلیل الگوی ۱۵ پروتئین موجود در خون، امکان ارزیابی همزمان چند بیماری تخریبکننده مغز را فراهم میکند.
یکی از مهمترین بخشهای این پژوهش، استفاده از هوش مصنوعی برای تحلیل حجم بزرگی از دادههای زیستی بود. پژوهشگران اطلاعات بیش از ۳ هزار بیمار را از دو مرکز تخصصی مرتبط با آلزایمر و پارکینسون بررسی کردند.
در مرحله نخست، ۱۲۳ پروتئین مورد بررسی قرار گرفت. سپس الگوریتم یادگیری ماشین با تحلیل الگوهای موجود در دادهها، ۱۵ پروتئین را انتخاب کرد که بیشترین توانایی را برای شناسایی بیماریهای مورد مطالعه داشتند.
پژوهشگران در مرحله بعد، مدل هوش مصنوعی را روی گروه دیگری از بیماران در مؤسسه Banner Sun Health Research در آریزونا آزمایش کردند و نتایج آزمایش خون را با یافتههای حاصل از بررسی بافت مغز افراد اهداکننده پس از مرگ مقایسه کردند.
این روند نشان میدهد هوش مصنوعی در این پژوهش فقط برای سرعت بخشیدن به تحلیل دادهها به کار نرفته است؛ بلکه به شناسایی الگوهای پیچیدهای کمک کرده که بررسی آنها با روشهای معمول دشوار است.
آزمایش خون جدید چه پروتئینهایی را برای تشخیص بیماریهای مغزی بررسی میکند؟
اساس عملکرد این آزمایش، بررسی نشانگرهای زیستی پروتئینی در خون است. این نشانگرها مولکولهایی هستند که میتوانند اطلاعاتی درباره تغییرات زیستی مرتبط با بیماریهای عصبی در اختیار پژوهشگران قرار دهند. تغییر سطح برخی از پروتئینها ممکن است نشانهای از فرآیندهای مرتبط با آسیب یا اختلال عملکرد سلولهای عصبی باشد.
یکی از مهمترین پروتئینهای مورد توجه در این آزمایش، p-tau217 است؛ نشانگری که ارتباط نزدیکی با بیماری آلزایمر دارد و در سالهای اخیر به یکی از شاخصهای مهم در پژوهشهای مربوط به تشخیص این بیماری تبدیل شده است.
در کنار آن، سایر پروتئینهای موجود در مدل نیز میتوانند اطلاعات متفاوتی درباره بیماریهای تخریبکننده مغز ارائه دهند. بررسی همزمان این نشانگرها به پژوهشگران کمک میکند الگوهای زیستی مرتبط با آلزایمر، پارکینسون، دمانس فرونتوتمپورال و زوال عقل با اجسام لویی را از یکدیگر تفکیک کنند.
اهمیت این رویکرد در این است که پزشک به جای تکیه بر یک نشانگر، مجموعهای از اطلاعات زیستی را در کنار هم قرار میدهد. در نتیجه، آزمایش میتواند تصویر جامعتری از وضعیت زیستی مغز ارائه کند و احتمال وجود همزمان چند بیماری را نیز بهتر ارزیابی کند.
دقت آزمایش خون جدید برای تشخیص آلزایمر و سایر بیماریهای عصبی چقدر است؟
یکی از مهمترین نتایج این پژوهش، توانایی GPND-AI در شناسایی همزمان چند بیماری عصبی است. پژوهشگران گزارش کردند این روش توانسته وجود بیش از یک بیماری تخریبکننده مغز را با دقت ۹۲٫۳ درصد تشخیص دهد.
برای ارزیابی عملکرد آزمایش، پیشبینیهای مدل هوش مصنوعی با یافتههای حاصل از بررسی بافت مغز افراد اهداشده برای تحقیقات پس از مرگ مقایسه شد. نتایج نشان داد پیشبینیهای مدل تا حد قابلتوجهی با شواهد آسیبشناسی مغز مطابقت داشته است. با این حال، دقت ۹۲٫۳ درصد به معنای قطعی بودن تشخیص برای همه بیماران نیست. این آزمایش هنوز در مرحله پژوهشی قرار دارد و برای ارزیابی دقیقتر، به مطالعات بزرگتر و گروههای جمعیتی متنوعتر نیاز دارد.
آیا آزمایش خون جدید میتواند جایگزین روشهای تشخیص آلزایمر شود؟
خیر. پژوهشگران تأکید میکنند GPND-AI قرار نیست جایگزین ارزیابی پزشکی، معاینه بالینی یا روشهای تصویربرداری مغز شود. تشخیص بیماریهایی مانند آلزایمر معمولاً بر اساس مجموعهای از اطلاعات انجام میشود؛ از جمله سابقه پزشکی، ارزیابی شناختی، علائم بیمار و در صورت نیاز، تصویربرداری یا آزمایشهای تخصصی.
مزیت احتمالی آزمایش خون جدید این است که میتواند اطلاعات زیستی بیشتری را با یک نمونه خون در اختیار پزشک قرار دهد. بنابراین، بهتر است GPND-AI را در صورت اثبات کارایی در مطالعات آینده، ابزاری مکمل برای تشخیص بدانیم، نه جایگزینی برای ارزیابی کامل بیمار.
آشنایی با چنین فناوریهایی نشان میدهد مسیر پیشرفت پزشکی تنها به آزمایشگاههای بزرگ محدود نمیشود و از شناخت دستاوردهای علمی روز و پرورش ایدههای تازه آغاز میشود. «جشنواره اندیشمندان و دانشمندان جوان» نیز با ایجاد فضایی برای معرفی و توسعه ایدههای علمی، تلاش میکند این مسیر را برای نسل جوان هموارتر کند.
آزمایش خون جدید چه زمانی وارد استفاده بالینی میشود؟
با وجود نتایج امیدوارکننده، GPND-AI هنوز بهطور گسترده در مراکز درمانی استفاده نمیشود. پژوهشگران در حال پیگیری مراحل لازم برای ورود این فناوری به کارآزماییهای بالینی و طی کردن فرایند دریافت تأییدیه از سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA) هستند.
پیش از استفاده گسترده از این آزمایش، عملکرد آن باید در گروههای بزرگتر و متنوعتر بررسی شود. همچنین لازم است مشخص شود آیا دقت مشاهدهشده در پژوهش اولیه در شرایط واقعی مراکز درمانی نیز حفظ خواهد شد یا خیر. بنابراین، این فناوری هنوز یک روش تشخیصی آماده برای استفاده عمومی نیست؛ اما نتایج اولیه آن میتواند مسیر تازهای برای توسعه آزمایشهای خون در حوزه بیماریهای عصبی باز کند.
آینده تشخیص بیماریهای مغزی با آزمایش خون و هوش مصنوعی چگونه خواهد بود؟
اگر آزمایشهای مبتنی بر نشانگرهای زیستی و هوش مصنوعی در مطالعات آینده نیز نتایج قابلاعتمادی نشان دهند، تشخیص بیماریهای مغزی میتواند به سمت روشهایی سادهتر، سریعتر و دقیقتر حرکت کند.
آزمایشی که بتواند چند بیماری را با یک نمونه خون ارزیابی کند، در آینده ممکن است به پزشکان کمک کند بیماری را زودتر شناسایی کنند، وضعیت بیمار را بهتر پایش کنند و افراد مناسبتری را برای مطالعات دارویی انتخاب کنند.
از سوی دیگر، ترکیب دادههای زیستی با هوش مصنوعی نشان میدهد آینده پزشکی دقیق به همکاری میان حوزههای مختلف وابسته است. شناخت سازوکارهای بیماری و کشف نشانگرهای زیستی، که بخشی از آن بر پایه علومپایه شکل میگیرد، در کنار فناوریهای محاسباتی میتواند زمینه توسعه ابزارهای تشخیصی جدید را فراهم کند.
مقایسه آزمایش خون جدید GPND-AI با روشهای تشخیص آلزایمر
| ویژگی | آزمایشهای رایج آلزایمر | آزمایش خون جدید GPND-AI |
| دامنه تشخیص | عمدتاً تمرکز بر آلزایمر | ارزیابی چهار بیماری تخریبکننده مغز |
| تشخیص همزمان چند بیماری | محدود | امکان ارزیابی چند بیماری |
| فناوری مورد استفاده | نشانگرهای زیستی مرتبط با بیماری | ۱۵ پروتئین + هوش مصنوعی |
| هدف اصلی | کمک به تشخیص آلزایمر | شناسایی الگوهای چند بیماری |
| وضعیت توسعه | برخی روشها وارد کاربرد بالینی شدهاند | هنوز در مرحله پژوهشی |
جمعبندی؛ آزمایش خون جدید چه آیندهای برای تشخیص زوال عقل دارد؟
پژوهش GPND-AI نشان میدهد یک نمونه خون میتواند اطلاعاتی فراتر از شناسایی یک بیماری در اختیار پزشکان قرار دهد. این آزمایش با بررسی ۱۵ پروتئین و استفاده از هوش مصنوعی، امکان ارزیابی همزمان چهار بیماری مهم تخریبکننده مغز را فراهم کرده و در شناسایی وجود بیش از یک بیماری به دقت ۹۲٫۳ درصد رسیده است.
البته این فناوری هنوز در مرحله پژوهشی قرار دارد و پیش از ورود به کاربرد بالینی، باید در مطالعات گستردهتر و کارآزماییهای بالینی ارزیابی شود. با این حال، اگر نتایج آینده نیز امیدوارکننده باشند، آزمایشهای خون مبتنی بر نشانگرهای زیستی میتوانند به یکی از ابزارهای مهم در مسیر تشخیص دقیقتر و زودهنگام بیماریهای عصبی تبدیل شوند.
این پژوهش همچنین نشان میدهد بسیاری از فناوریهای پزشکی از شناخت عمیق فرآیندهای زیستی آغاز میشوند. همین پیوند میان پژوهش بنیادی و فناوری کاربردی، اهمیت سرمایهگذاری روی علومپایه را نشان میدهد. در این مسیر، «جشنواره اندیشمندان و دانشمندان جوان» با حمایت از ایدهها و پژوهشهای نوآورانه و میانرشتهای، بر شکلگیری راهکارهایی تأکید دارد که میتوانند به چالشهای مهم سلامت پاسخ دهند.
منبع: Science News
