UK Biobank menyelesaikan proyek pemindaian seluruh tubuh terbesar di dunia

Dalam sebuah pencapaian luar biasa yang telah berdampak pada cara kita mendeteksi dan mendiagnosis penyakit, UK Biobank telah menyelesaikan proyek pemindaian seluruh tubuh terbesar di dunia, memindai otak, jantung, perut, pembuluh darah, tulang, dan sendi dari 100.000 sukarelawan. Pemindaian ini, yang dilakukan pada skala ini, menunjukkan kepada kita apa yang terjadi dalam tubuh manusia seiring bertambahnya usia, sehingga kita dapat memahami bagaimana, mengapa, dan kapan kita jatuh sakit.

Sejak 2015, data pencitraan UK Biobank telah dirilis secara bertahap, dengan para ilmuwan di seluruh dunia menggunakan data tersebut untuk mengembangkan tes diagnostik yang lebih baik untuk kondisi yang mengancam jiwa seperti penyakit jantung, demensia, dan kanker. Tak lama lagi, para peneliti yang telah disetujui akan memiliki akses ke lebih dari satu miliar gambar anonim dari 100.000 sukarelawan. Dengan menggabungkan data ini dengan informasi UK Biobank yang telah ada tentang gaya hidup, riwayat medis, genetika, dan protein darah yang dikumpulkan dari para sukarelawan yang sama selama 15 tahun terakhir, data pencitraan ini memungkinkan para peneliti untuk melihat, dengan cara yang sebelumnya mustahil, bagaimana semua aspek kehidupan kita memengaruhi kesehatan kita.

Hingga saat ini, lebih dari 1.300 makalah ilmiah yang telah melalui tinjauan sejawat telah diterbitkan menggunakan data pencitraan UK Biobank. Hasil penelitian ini telah meningkatkan layanan kesehatan di NHS dan di luarnya. Misalnya:

• Rumah sakit peringatan NHS di seluruh Inggris sekarang menggunakan proses yang dikembangkan dari UK Biobank untuk menganalisis gambar MRI otak, membantu mendiagnosis demensia dengan lebih akurat.
• Perawatan jantung telah meningkat di lebih dari 90 negara karena dokter menggunakan alat AI yang dikembangkan menggunakan data UK Biobank untuk menganalisis pemindaian jantung dalam waktu kurang dari satu detik – naik dari hampir seperempat jam sebelumnya – yang memungkinkan mereka untuk fokus pada kasus-kasus yang membutuhkan perhatian paling besar.

Setelah 11 tahun bekerja, 100.000 sesi pemindaian, masing-masing berlangsung sekitar 5 jam, dan investasi lebih dari £60 juta, UK Biobank telah mencapai tonggak penting ini.

Skala proyek pencitraan yang belum pernah terjadi sebelumnya ini – lebih dari 10 kali lebih besar daripada apa pun yang pernah ada sebelumnya – memungkinkan para ilmuwan untuk melihat pola penyakit yang sebelumnya tidak terdeteksi. Mengumpulkan hasil pemindaian dari 100.000 sukarelawan terasa seperti mimpi… beberapa ahli bahkan bertanya apakah kami telah menambahkan angka nol secara tidak sengaja! Proyek pencitraan besar-besaran ini membuat yang tak terlihat menjadi terlihat. Terlebih lagi, dengan menggabungkan gambar-gambar berbagai bagian tubuh ini dengan semua informasi genetik dan vital dari para sukarelawan kami, para ilmuwan mendapatkan pemahaman yang jauh lebih baik tentang cara kerja tubuh kita.

Sir Rory Collins, Profesor, Peneliti Utama dan CEO, UK Biobank

Dalam setiap sesi, lebih dari 12.000 gambar MRI otak, jantung, dan perut dikumpulkan dari setiap orang, serta pemindaian seluruh tubuh untuk mengukur kepadatan tulang dan lemak tubuh, dan pemindaian ultrasonografi arteri karotis. Setiap relawan juga memberikan informasi detail yang sama seperti yang mereka miliki saat pertama kali berpartisipasi di UK Biobank hampir 15 tahun yang lalu, termasuk data gaya hidup, atribut fisik (seperti tinggi badan, berat badan, dan kekuatan genggaman), dan sampel darah.

"Saya mendaftar untuk pemindaian ini karena saya ingin membantu menciptakan masa depan yang lebih sehat bagi kita semua. Itulah sebabnya saya pertama kali menjadi relawan UK Biobank lebih dari 15 tahun yang lalu – untuk melayani para ilmuwan yang bekerja keras demi generasi mendatang," ujar Alison, anggota Kelompok Penasihat Peserta UK Biobank.

Data pencitraan pada skala ini memberikan lebih banyak informasi tentang penyakit langka dan berbagai stadium penyakit umum. Para ilmuwan juga dapat membandingkan tubuh yang sehat dengan tubuh yang memiliki beberapa penyakit dengan lebih baik, yang pada akhirnya memungkinkan mereka menemukan penanda penyakit yang lebih kuat.

"Studi pencitraan UK Biobank telah mengubah lanskap penelitian biomedis selamanya. Data yang sangat besar telah memungkinkan terobosan besar dalam analisis citra terkomputerisasi. Para peneliti kini dapat mengukur ukuran, bentuk, dan komposisi hampir setiap organ dan jaringan dalam tubuh dalam hitungan detik, bukan jam per orang," ujar Profesor Louise Thomas, profesor pencitraan metabolik di Universitas Westminster.

Selain manfaat yang sudah dirasakan pasien saat ini, data pencitraan ini merangsang perkembangan ilmu pengetahuan dasar yang diharapkan dapat menghasilkan tes diagnostik dan perawatan baru. Beberapa kemajuan ini antara lain:

• Mengembangkan model AI yang menciptakan versi personal dari jantung sehat (berdasarkan usia, jenis kelamin, berat badan, dan tinggi badan seseorang) yang dapat digunakan untuk mendeteksi perbedaan antara jantung asli pasien dan model jantung sehat serta mendeteksi tanda-tanda awal penyakit jantung.
• Penemuan bahwa organ-organ kita mungkin secara biologis lebih tua daripada usia kronologis kita akan memungkinkan dokter untuk melihat dari pemindaian tubuh dan data klinis organ mana yang berisiko terserang penyakit dan menemukan cara untuk mencegahnya, yang pada akhirnya memperpanjang hidup.
• Menemukan hubungan baru antara jantung dan otak. Misalnya, bagaimana perubahan struktural pada jantung meningkatkan risiko gangguan mental, termasuk depresi. Hal ini penting untuk memahami penyakit otak.
• Demonstrasi bagaimana prosedur bedah invasif dapat digantikan oleh MRI untuk diagnosis dan pemantauan penyakit umum, penyakit hati berlemak.
• Memprediksi timbulnya 38 penyakit sejak dini dengan menggabungkan gambar MRI dengan data kesehatan lainnya dan menggunakan AI, menunjukkan kekuatan teknologi canggih dalam memprediksi risiko kesehatan jauh sebelum gejala muncul.
• Temuan bahwa minum satu hingga dua unit alkohol sehari dikaitkan dengan pengurangan ukuran dan struktur otak yang berpotensi membahayakan, yang kemungkinan menyebabkan meningkatnya risiko kehilangan ingatan dan demensia.
• Menunjukkan bahwa orang dengan BMI yang sama dapat menyimpan lemak dengan sangat berbeda karena faktor genetika – meningkatkan risiko penyakit seperti diabetes dan penyakit jantung pada sebagian orang, sementara melindunginya pada orang lain.
• Menggunakan pemindaian DEXA untuk mengungkap bahwa 1 dari 10 orang paruh baya tanpa gejala lain memiliki kalsifikasi di aorta abdominal (pembuluh darah utama tubuh) - kondisi yang tidak terdiagnosis tetapi mematikan.

Data pada skala ini membuka kemungkinan penggunaan pembelajaran mesin untuk memprediksi penyakit bertahun-tahun sebelum gejala muncul.

"Sungguh luar biasa bahwa UK Biobank telah mengumpulkan begitu banyak data dari para relawan yang dermawan, dan hasil pemindaiannya menambahkan lapisan detail yang luar biasa. Sebuah studi terbaru menggunakan pemindaian otak dari 20.000 partisipan, data aktivitas, dan genetika untuk mengembangkan alat AI yang memprediksi siapa yang berisiko terkena Alzheimer dan Parkinson. Saya tak sabar untuk melihat apa yang akan terungkap dari pemindaian 100.000 orang ini!" ujar Profesor Paul Matthews, Ketua Kelompok Kerja Pencitraan UK Biobank.

Proyek ini juga berkontribusi pada demokratisasi global akses terhadap data pencitraan dengan mengubah citra MR menjadi data yang dapat digunakan oleh para peneliti di luar bidang pencitraan, termasuk ilmuwan di negara-negara yang memiliki sumber daya lebih sedikit.

"Kami telah menerima umpan balik yang luar biasa dari para peneliti di seluruh dunia tentang bagaimana proyek pencitraan ini menggunakan hasil di bidang sains yang sebelumnya tidak mempertimbangkan penggunaan data pemindaian tubuh," kata Profesor Naomi Allen, kepala ilmiah UK Biobank.

Proyek pencitraan UK Biobank dimulai sebagai proyek percontohan pada tahun 2014 dengan lebih dari 7.000 sukarelawan – sebuah rekor pada saat itu. Tahap utama dimulai pada tahun 2016, dengan mengundang 100.000 dari 500.000 sukarelawan UK Biobank untuk berpartisipasi dalam sesi pencitraan selama 5 jam di salah satu dari empat pusat khusus di seluruh negeri. Proyek ini terus mengundang sukarelawan untuk sesi pencitraan setelah mencapai target 100.000 peserta.

Tahap kedua proyek ini dimulai pada tahun 2022 dan bertujuan untuk memindai ulang 60.000 dari 100.000 partisipan paling cepat dua tahun setelah sesi pencitraan pertama mereka. Proyek ini masih berlangsung dan diperkirakan akan selesai pada tahun 2029.

Data UK Biobank tersedia bagi peneliti yang disetujui secara bertahap melalui Platform Analisis Penelitian UK Biobank (UKB-RAP) berbasis cloud yang aman. Data pencitraan dari seluruh 100.000 partisipan diperkirakan akan tersedia bagi para peneliti pada akhir tahun 2025.