Az AI találkozása az Alzheimer-kórral

A WHO adatai szerint világszerte több mint 55 millió ember szenved demenciában, és évente közel 10 millió új esetet diagnosztizálnak. A demencia leggyakoribb oka az Alzheimer-kór, az az esetek 60-70 százalékában felelős a kognitív hanyatlás kialakulásáért. 2019-ben a demencia globális gazdasági terhei elérték az 1,3 billió amerikai dollárt. Jól jelzi az érintett családtagok nehéz helyzetét, hogy e költségek kb. 50 százaléka általuk nyújtott ellátáshoz kapcsolódik. És a gazdasági adatok természetesen csak az egyik aspektusát jelentik a mentálisan is igen megterhelő kórképnek. 

Új kutatások a béta-amiloid-hipotézisen túl

Az Alzheimer-kór hátterében húzódó lehetséges okokra többféle hipotézis létezik, az eddigi legelterjedtebb a béta-amiloid-hipotézis, amely szerint az amiloid prekurzor proteinből a béta és gamma szekretázok neurotoxikus hatású peptideket hasítanak ki, amelyek plakkok formájában lerakódnak, így gátolva az idegsejtek működését. A legújabb kutatások szerint önmagában ez a hipotézis nem magyarázza az Alzheimer-kór kialakulását, főleg nem a betegséggel járó szubjektív érzeteket és a kognitív hanyatlást. „Bár a neuropatológiai definiáló jegye a betegségnek még mindig az amiloid plakkok és a tau-proteinek felhalmozódása – ezt a kettőt szokták nézni a boncolás során –, jelenleg egyre inkább úgy tűnik, hogy egy heterogén betegségről van szó” – magyarázza Antal Péter, a BME Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék (MIT) Bioinformatikai Laboratóriuma és Mesterséges Intelligencia Csoportjának vezetője, bioinformatikus, egyetemi docens, aki egy nemzetközi, 1,7 millió eurós összköltségvetésű kutatásban a hazai kutatócsoportnak is a vezetője. 

Az idegrendszeren belüli gyulladás is szerepet játszhat

A SOLID egy, a (Effects of early-Stress On Lipid mediators and Inflammation for early Detection of neurodegeneration) neurodegeneratív betegségek kutatására összpontosító projekt, amelynek keretében francia, német, ausztrál, holland, kanadai és magyar kutatócsoportok próbálják feltárni a korai életkorban és később tapasztalt stressz, gyulladás és lipid mediátorok hatásait az Alzheimer-kór korai szakaszában. Az unikális kutatás elsőként vizsgálja, hogy a nagyon korai hátrányos élethelyzet milyen nyomokat hagy az idegrendszerben. Ennek hátterében az áll, hogy az agyi immunitásért is felelős mikroglia sejtek egy trauma vagy hosszabb távú stressz következtében túlérzékenyített állapotba kerülhetnek, amitől hosszabb ideig alakul ki egy alacsony fokú gyulladás az idegrendszerben. A kutatás egyik alaphipotézise szerint ezek az állapotai a sejteknek nehezebbé teszik a gyulladási folyamatok feloldását, így hosszabb ideig áll fent a neuroinflammáció. Ezeket a gyulladásos folyamatokat már jóval a kognitív képességek hanyatlása előtt ki lehet mutatni, és már ekkor olyan anomáliákat produkálnak, amelyek végül funkcióromláshoz vezetnek. 

Mit vizsgálnak? 

A 4 humán kohorsz (holland, francia, kanadai és ausztrál) részvételével zajló kutatásban az egyes országok vizsgálják a prenatális alultápláltság hatásait az agy fejlődésére; az agyi képalkotó eljárásokon alapuló markereket; a többszörösen telítetlen zsírsavak (omega-6 és omega-3) szerepét és mechanizmusait a korai stressz okozta gyulladásos folyamatokra; illetve a prenatális időszakban megélt stressz lipidomikai vonalra tett hatását. A magyar kutatócsoport bioinformatikai modellek kidolgozásával támogatja a kutatást, lipidomikai, tehát a lipidekre fókuszáló biomarkerpanelt vizsgálnak hálózati, reprezentációtanulási és neurális hálózatokkal. A modellek építésében már nem csupán az használható fel akár egyes sejtekre fókuszálva, hogy abban a sejtben milyen gének aktívak (fejeződnek ki), hanem az is, hogy a genomnak mely részei hozzáférhetők – ezzel a tervek szerint a mechanizmus profilozhatóvá válik, a mélyebb molekuláris megértés pedig terápiás célpontokat is adhat.

A világ vezető egyetemei mellett hazai kutatásokat és fejlesztéseket is találtunk szép számmal az MI, digitalizáció, bioinformatika területéről, amelyek a demencia egyik leggyakoribb típusának korai kiszűrését és terápiás lehetőségeit célozzák. A fotó illusztráció, forrás: Adobe Stock

Ómega-3 és célzott terápia?

Régóta, nemzetközi szinten intenzíven kutatott terület, hogy az ómega-3 zsírsavak milyen védőhatással rendelkeznek a stressz okozta idegrendszeri gyulladások elleni védekezésben. Jelen kutatás egyik nagy eredménye lehet, ha sikerül találni olyan rizikótényezőket és faktorokat, amelyek esetében egy jól megválasztott ómega-3 terápia, vagyis a dietetikus megközelítés védőhatásúnak bizonyul a Alzheimer-kór vagy a demencia kialakulásával, progressziójával szemben. „Mi bioinformatikusként a molekuláris szempontokat vizsgáljuk, például egy olyan sejttípust keresünk, amely egy aktívan használt molekuláris mechanizmusa miatt kifejezetten sérülékeny, és emiatt a megóvása egy célzott terápiás lehetőséget nyújthat” – mondja a hazai kutatócsoport vezetője. „Az is látszik továbbá, hogy az Alzheimer-kór hátterében poligénes tényezők állnak, ezek közül már 100-as nagyságrendben ismerjük a felelős géneket. A poligenikus rizikómodellek sokat segíthetnek a későbbiekben annak a megállapításában, hogy ki az, akinél a korai stressz és egy magas poligenikus rizikós pontszám együtt jár, és már ajánlott egy bizonyos dietetikus beavatkozás vagy netán egy személyre szabott medicinális terápia megkezdése” – folytatja.

Fejlesztések a komplex diagnosztika és digitális „terápia” területén

Hatalmas előrelépés lenne társadalmi és gazdasási szempontból egyaránt a korai szűrés és kognitív terápiás módok elterjedése. Erre tesz kísérletet a Pozitron Diagnosztia-Központ, amely komplex szűrővizsgálatot kínál. Ennek három lába van: egy innovatív applikáció, egy vérszérumteszt és egy komplexebb laborvizsgálat neurológiai értékeléssel. A Netis Zrt. legújabb fejlesztése, a PreDem applikáció dr. Sátori Mária neurológus szakmai együttműködésével készült, és a neuropszichológiai teszteket digitális formában teszi elérhetővé. Az eredményeket mesterséges intelligencia (AI) elemzi, és a betegek otthonuk kényelméből is nyomon követhetik kognitív állapotukat. „Az AI három hónapos teszteredményeket már átlagolni tud, ám ehhez a betegnek heti 2-3 alkalommal el kell végeznie a teszteket, ami nagyjából 20 percet vesz igénybe alkalmanként” – magyarázza Sátori Mária. Ez a megoldás kiküszöböli azt a problémát, hogy egy személyes, egyszeri felmérés során a beteg aktuális hangulata vagy kimerültsége befolyásolja az eredményeket. Az AI által átlagolt eredmények megbízhatóbb képet adnak a beteg állapotáról.

Az applikáció nemcsak a demencia felismerésében segít, hanem abban is, hogy megkülönböztethető legyen a demencia a hangulati zavaroktól, mint például a szubklinikai vagy klinikai depressziótól. „A betegeim egy évig tesztelték ezt az applikációt, és az volt a tapasztalat, hogy ahol elkezdődött egy kognitív hanyatlás, ott szép fokozatos, egyenletes lejtő látszott az eredményekben, viszont a hangulatingadozás esetén egy kígyóminta rajzolódott ki” – osztja meg Sátori Mária. 

Hatalmas előrelépés lenne társadalmi és gazdasási szempontból egyaránt a korai szűrés és kognitív terápiás módok elterjedése. A fotó illusztráció, forrás: Adobe Stock

Az AlzOn-teszt: új diagnosztikai lehetőség

A Pozitron-Diagnosztika Központ akkor kereste meg Sátori Máriát, az addigra már elkészült digitális platform szakmai vezetőjét, amikor elérhetővé vált szolgáltatásukban az AlzOn-teszt, amely a vérszérumból állapítja meg a béta-lipoprotein- vagy béta-amiloid-szintet. A tesztet idén júniustól fogadta el az EU is diagnosztikai eszközként. Az AlzOn-teszt előnye, hogy a jelenlegi béta-lipoprotein- és béta-amiloid-szintet is képes meghatározni, ami pontosabb képet ad a betegség állapotáról. „Az AlzOn-teszt jelenleg 97 százalékban megbízható, és ha még nincsenek tünetek, akkor 70 százalékra mondják a betegség megjelenésének az esélyét” – magyarázza Sátori Mária. Ugyanakkor az ideggyógyász szakorvos felhívja a figyelmet, hogy a szűrések során nemcsak a kognitív funkciókat és az AlzOn-teszt eredményét kell figyelemmel kísérni, hanem más egészségügyi paramétereket is érdemes mérni, mint például a B12-szint, a folsavszint, a pajzsmirigy működése és a vércukorszint. Ezek mind befolyásolhatják azt a képet, amelyet egy szűrővizsgálat során az orvos lát – ebben is áll a Pozitron komplex szűrővizsgálata.

Jelenleg gyakorlatilag kimondható, hogy a gyógyszeres kezelés akkor hatékony, ha még nem jelentek meg a klinikai tünetek, egyéb esetben csak lassítani tudják a folyamatot, azt is csak időszakosan. „Népegészségügyi szempontból az lenne a cél, hogy 60 éves kor felett a kötelező szűrővizsgálatok között szerepeljen a demenciaszűrés, legyen szó vaszkuláris demenciáról vagy Alzheimer-kórról” – hangsúlyozza Sátori Mária.

A kutatók most más demenciaformákra is kiterjesztenék az eszközt, például a vaszkuláris és frontotemporális demenciára, és különböző biomarkerekkel is szeretnék kombinálni, például vértesztekkel.