發(fā)布的研究成果。    本文圖片 復(fù)旦大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)供圖

你能想象僅憑一滴血的檢測化驗(yàn)，就知道患上癡呆癥的風(fēng)險(xiǎn)有多高嗎？通過血漿的蛋白檢測，人類可提前15年預(yù)知癡呆發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。不久的將來，人們從血檢報(bào)告單上，就能提前知道有多大幾率患上癡呆癥。

復(fù)旦大學(xué)類腦智能科學(xué)與技術(shù)研究院馮建峰教授、程煒研究員團(tuán)隊(duì)聯(lián)合復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院郁金泰教授團(tuán)隊(duì)展開聯(lián)合攻關(guān)，采用大規(guī)模蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)和人工智能算法發(fā)現(xiàn)了預(yù)測未來癡呆風(fēng)險(xiǎn)的重要血漿生物標(biāo)志物，可提前15年預(yù)測癡呆發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)，對癡呆高危人群的篩查和早期干預(yù)具有重大意義。

北京時(shí)間2024年2月13日凌晨，這一研究成果以《血漿蛋白質(zhì)組學(xué)預(yù)測健康成年人未來癡呆風(fēng)險(xiǎn)》（Plasma proteomic profiles predict future dementia in healthy adults）為題，發(fā)表在《自然·衰老》（Nature Aging）。

研究發(fā)現(xiàn)：1463種血漿蛋白質(zhì)與新發(fā)ACD、AD和VaD的關(guān)聯(lián)。

采用人工智能技術(shù)，分析1463種血漿蛋白組學(xué)數(shù)據(jù)

研究團(tuán)隊(duì)指出，以阿爾茨海默病為代表的癡呆癥，已成為嚴(yán)重影響居民健康和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大公共衛(wèi)生問題。在臨床癥狀出現(xiàn)前，癡呆癥存在數(shù)年甚至數(shù)十年的隱匿期，15-20年可能無癥狀，早期表現(xiàn)容易與正常老化相混淆。當(dāng)患者出現(xiàn)顯著認(rèn)知行為障礙等癥狀，前往醫(yī)院就診時(shí)，疾病往往已進(jìn)展到中晚期，錯(cuò)過干預(yù)的最佳時(shí)期，醫(yī)生也束手無策。

在這項(xiàng)研究中，團(tuán)隊(duì)研究運(yùn)用AI for science（注：人工智能驅(qū)動的科學(xué)研究，下文簡稱AI4S），采用迄今為止全球最大規(guī)模的基于社區(qū)隊(duì)列的蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)和人工智能算法，對1463種血漿蛋白組學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析和建模，發(fā)現(xiàn)GFAP、NEFL和GDF15三個(gè)蛋白與新發(fā)全因癡呆（ACD）、新發(fā)阿爾茨海默病（AD）和新發(fā)血管性癡呆（VaD）三種常見癡呆類型的風(fēng)險(xiǎn)有顯著關(guān)聯(lián)，并且LTBP2也與癡呆發(fā)病關(guān)聯(lián)密切。

“我們的研究提供了一個(gè)很好的AI4S的研究范例，基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的思想，我們構(gòu)建出高精度的癡呆風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測模型，這是理工醫(yī)交叉融合的突破進(jìn)展，對推動精準(zhǔn)醫(yī)療的發(fā)展具有重要意義，”馮建峰介紹，與以往類似研究使用采用的小樣本量橫斷面設(shè)計(jì)不同，此次復(fù)旦團(tuán)隊(duì)運(yùn)用大樣本、長時(shí)間的縱向數(shù)據(jù)，從中提煉有用的模式、趨勢和關(guān)聯(lián)信息，強(qiáng)調(diào)讓數(shù)據(jù)“說話”。

團(tuán)隊(duì)使用大樣本隊(duì)列數(shù)據(jù)，對52645名非癡呆成年人的血液數(shù)據(jù)進(jìn)行跨度超過中位數(shù)14年的追蹤分析，參與者中后來有1417位被診斷為新發(fā)全因癡呆（ACD），691位被診斷為新發(fā)阿爾茲海默病（AD），285位被診斷為新發(fā)血管性癡呆（VaD）。團(tuán)隊(duì)通過基于抗體的Olink測定技術(shù)進(jìn)行統(tǒng)一測定量化，對每個(gè)血液樣本檢測了包含心臟代謝、炎癥、神經(jīng)和腫瘤四個(gè)面板上的1463種血漿蛋白，并運(yùn)用Cox模型和機(jī)器學(xué)習(xí)算法開展建模分析，最終識別出GFAP、NEFL和GDF15等對癡呆預(yù)測極具價(jià)值的血漿生物標(biāo)志物。

不同血漿蛋白水平與疾病臨床進(jìn)展風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)聯(lián)。

探討將相關(guān)檢測加入體檢項(xiàng)目的可能性

為進(jìn)一步提高預(yù)測的準(zhǔn)確性，研究團(tuán)隊(duì)將蛋白質(zhì)篩選過程轉(zhuǎn)化為一個(gè)優(yōu)化組合的數(shù)學(xué)問題。通過運(yùn)用信息增益和輕量提升機(jī)等基于機(jī)器學(xué)習(xí)的算法，成功挖掘出對早期識別癡呆最為有效的蛋白質(zhì)組合。這些算法不僅考慮了單個(gè)蛋白質(zhì)的作用，還充分考慮了蛋白質(zhì)之間的相互作用和協(xié)同效應(yīng)，從而可實(shí)現(xiàn)更高精度的預(yù)測。為確保模型的可靠性和穩(wěn)定性，團(tuán)隊(duì)在不同亞組人群中進(jìn)行多重驗(yàn)證，模型均表現(xiàn)出良好的預(yù)測性能，為癡呆癥的早期識別提供了有力工具。

“血液學(xué)檢測方便無創(chuàng)、價(jià)格低廉，可作為臨床前階段對廣大人群進(jìn)行早期風(fēng)險(xiǎn)篩查的理想工具。”程煒解釋說，現(xiàn)在團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)蛋白組學(xué)與腦疾病風(fēng)險(xiǎn)間的關(guān)聯(lián)，通過驗(yàn)血，就有望輔助臨床醫(yī)生盡早識別癡呆高危患者，盡早干預(yù)，提高病人的生活質(zhì)量。

郁金泰同時(shí)表示：“這次發(fā)現(xiàn)的重要血漿生物標(biāo)志物，為血液學(xué)檢測從研究到臨床的過渡提供新的理論基礎(chǔ)。而且我們這次建立的模型更加簡便、易獲取、易于普及，無論是短期癡呆發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)還是十余年后的癡呆發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)，都能做到很好地預(yù)測。”

隨著這項(xiàng)研究的發(fā)布，距離應(yīng)用于普通民眾癡呆癥風(fēng)險(xiǎn)檢測還有多遠(yuǎn)？

上述研究團(tuán)隊(duì)介紹，如果一切順利，半年后可應(yīng)用到臨床檢測，篩查出高危人群。目前，部分體檢醫(yī)療機(jī)構(gòu)已主動與團(tuán)隊(duì)取得聯(lián)系，探討將相關(guān)檢測加入體檢項(xiàng)目的可能性。下一步，團(tuán)隊(duì)還將圍繞我國的癡呆癥風(fēng)險(xiǎn)人群隊(duì)列開展數(shù)據(jù)采集和交叉驗(yàn)證，針對我國人群隊(duì)列的基線水平對相關(guān)數(shù)據(jù)作出矯正，開發(fā)出最適合我國人群隊(duì)列的癡呆癥風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測數(shù)據(jù)模型。