IBM提出首個(gè)用機(jī)器學(xué)習(xí)開發(fā)阿爾茨海默病關(guān)鍵生物標(biāo)記物的血液檢測方法

根據(jù)國際阿茨海默病協(xié)會（ADI）最新的《世界阿茨海默病報(bào)告》1顯示，目前，全球阿茨海默病患者人數(shù)約有4680萬。該病癥最大的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)就是伴隨著年齡的增長，在65歲之后，每5年發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)就會翻倍。預(yù)計(jì)到2030年，患病人數(shù)將達(dá)到7040萬。

全球每3秒鐘就產(chǎn)生一位阿茨海默病患者。

阿茨海默病是一種終末期神經(jīng)退行性疾病。過去，這種病癥的診斷依據(jù)都是通過觀察患者記憶力是否有明顯衰退跡象。雖然自2002年以來已開展了數(shù)百項(xiàng)臨床試驗(yàn)，但目前這種疾病仍然無法治愈，也沒有可以改善病性的療法。研究人員認(rèn)為，這些臨床試驗(yàn)之所以失敗率高，或許是因?yàn)樵囼?yàn)所招募的受試者已處于疾病的最晚期階段，大腦組織很可能已經(jīng)出現(xiàn)了難以恢復(fù)的損傷。要是在疾病的早期階段，仍有機(jī)會延緩病情惡化的速度，但問題在于怎樣才能更早地發(fā)現(xiàn)疾病。

近期研究表明，與這種疾病相關(guān)的一種生物標(biāo)記物，一種肽——β-淀粉樣蛋白（Amyloid-beta）早在患者記憶力衰退之前就已經(jīng)發(fā)生了變化。在患者記憶力衰退之前的幾十年，通過檢測人體脊髓液中這種肽的濃度就可以獲知患病風(fēng)險(xiǎn)。2但遺憾的是，收集脊髓液是高度侵入性的操作，需要麻醉師提供協(xié)助，而且要在大范圍人群中進(jìn)行這項(xiàng)檢測會十分昂貴。因此，研究領(lǐng)域一直在努力開發(fā)一種侵入性較小的檢測方法，如血液檢測等，從而發(fā)現(xiàn)罹患阿爾茨海默氏癥的風(fēng)險(xiǎn)。

參與本項(xiàng)目的IBM研究員Ben Goudey表示：“我在IBM研究院澳大利亞的團(tuán)隊(duì)最近在《科學(xué)報(bào)告（Scientific Reports）》上發(fā)表了一篇文章。這篇文章提到，研究團(tuán)隊(duì)利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)來識別血液中的一組蛋白質(zhì)，從而預(yù)測脊髓液中β-淀粉樣蛋白的濃度。我們創(chuàng)建的模型將來可以幫助醫(yī)生預(yù)測阿茨海默病風(fēng)險(xiǎn)，準(zhǔn)確率可高達(dá)77%。3雖然這種檢測方法仍處在早期研究階段，但仍有可能為藥物臨床試驗(yàn)受試者的挑選工作帶來幫助：在患有輕度認(rèn)知障礙的人當(dāng)中，如果體內(nèi)脊髓液中β-淀粉樣蛋白的濃度異常，則他們患上這種疾病的幾率顯然是正常人的2.5倍?！?

科普時(shí)間：什么是生物標(biāo)志物？

簡單理解，生物標(biāo)志物相當(dāng)于一種疾病信號，當(dāng)機(jī)體發(fā)生病變時(shí)，它會出現(xiàn)在機(jī)體內(nèi)部。生物標(biāo)志物對于疾病的鑒定、早期診斷及預(yù)防、治療過程中的監(jiān)控可以起到幫助作用。

雖然業(yè)界正在開發(fā)旨在檢測阿茨海默病的很多其他建議性血液檢測方法，但這是首個(gè)借助機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)來識別血液中、能夠預(yù)測脊髓液中生物標(biāo)記物蛋白組濃度的研究。這種方法的應(yīng)用范圍很容易擴(kuò)展至基于脊髓液中生物標(biāo)記物的檢測模型。事實(shí)上，我們的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在3月底于西班牙里斯本舉辦的第14屆國際阿茨海默病和帕金森病會議上，提交了有關(guān)阿茨海默病的另一個(gè)主要生物標(biāo)記物——Tau蛋白的研究成果。

隨著人類壽命的延長，全球數(shù)百萬人正在遭受帕金森?。≒arkinson）、阿茨海默?。ˋlzheimer）及亨廷頓?。℉untington）等神經(jīng)退行性疾病的折磨。雖然目前還沒有方法能治愈這些神秘的致殘性疾病，但早期預(yù)防可以有助于延緩病情的惡化。

在IBM研究院，我們的使命是利用人工智能技術(shù)來了解如何幫助醫(yī)生更好地檢測這些疾病，并最終在初期進(jìn)行預(yù)防。無論是借助視網(wǎng)膜成像（Retinal Imaging）、血液生物標(biāo)記物（Blood Biomarker）還是語言能力的細(xì)微變化，我們預(yù)測在不久的未來，醫(yī)療專業(yè)人士都將可以利用易于獲取的大量數(shù)據(jù)，從而明確發(fā)現(xiàn)并跟蹤患者開始發(fā)病和病情加速惡化的情況。