Вчені з Лабораторії медичних наук MRC (LMS) та Імперського коледжу Лондона створили технологію, яка поєднує дані візуалізації серця з інформацією з біологічних баз даних для ідентифікації нових генів та ліків, пов'язаних із серцевими захворюваннями.
Інструмент, що отримав назву CardioKG, був докладно описаний у статті, опублікованій у журналі Nature Cardiovascular Research, та може прискорити розробку нових ліків для лікування захворювань серця.
Графи знань — це потужний інструмент для об'єднання інформації з біологічних баз даних та зв'язування теперішніх знань про гени, захворювання, методи лікування, молекулярні шляхи та симптоми в структуровану мережу. Раніше їм не вистачало детальної інформації на індивідуальному рівні про те, як уражений орган виглядає та функціонує насправді.
Нещодавні дослідження удосконалили цю технологію, вперше інтегрувавши дані візуалізації до графа знань.
CardioKG надає всебічне уявлення про структуру та функції серця. Його можна використовувати для підвищення точності прогнозування зв'язків між генами та захворюваннями, а також для оцінки потенціалу наявних ліків для лікування.
Виявлення варіацій у структурі та функції серця
Для створення CardioKG команда використала дані візуалізації сердець 4280 учасників UK Biobank з діагнозом фібриляція передсердь, серцева недостатність або інфаркт міокарда, а також 5304 здорових учасників, документуючи варіації у структурі та функції серця.
Понад 200 000 ознак на основі зображень були отримані та використані для навчання моделі. Команда об'єднала ці дані з інформацією з 18 різних біологічних баз даних, використовуючи штучний інтелект (ШІ) для прогнозування зв'язків між генами та захворюваннями, а також можливостей перепрофілювання ліків.
Прогнозування нових можливостей для ліків
Модель виявила список нових генів, пов'язаних із захворюваннями, і передбачила два потенційні препарати для лікування серцевих захворювань. Метотрексат, препарат, який зазвичай використовується при ревматоїдному артриті, може покращити стан при серцевій недостатності; гліптини, які використовуються для лікування діабету, можуть бути корисні пацієнтам з фібриляцією передсердь.
Команда дослідників також несподівано виявила, що кофеїн, що підвищує збудливість серця, має захисну дію на пацієнтів з фібриляцією передсердь, які страждають на нерегулярне і прискорене серцебиття.
Розширення застосування технології на інші органи
CardioKG це експериментальна технологія, і її застосування може виходити далеко за межі серця. Дослідники могли б створювати графи знань, що інтегрують дані візуалізації будь-якого органу, включаючи сканування мозку, візуалізацію жирової тканини та інших тканин для вивчення нових терапевтичних варіантів лікування таких захворювань, як деменція або ожиріння.
Ці графи знань можуть швидко та точно генерувати списки високопріоритетних генів для різноманітних захворювань. Це надасть фармацевтичним компаніям цінну відправну точку, дозволяючи більш ефективно, ніж традиційні методи, виявляти біологічні мішені для дослідження, перевірки та потенційної розробки нових методів лікування.
Джерело: MRC Laboratory of Medical Sciences
