Una persona svilupperà la demenza in futuro? Nuovo algoritmo di intelligenza artificiale prevede con 15 anni di anticipo!

Il termine demenza si riferisce a una sindrome da disabilità intellettiva progressiva acquisita cronicamente, termine generico per un'ampia classe di malattie, come il morbo di Alzheimer, la demenza frontotemporale, la malattia di Creutzfeldt-Jakob, la demenza a corpi di Lewy, la demenza vascolare o la demenza da trauma cranico, ecc.

Possono volerci molti anni prima che la demenza si trasformi da asintomatica a manifestarsi conclamata. Dal punto di vista clinico, è caratterizzata da un lento declino intellettuale, accompagnato da vari gradi di cambiamenti della personalità o del carattere, come diminuzione di interesse e indifferenza; funzionalità sociale compromessa e comportamento infantile; instabilità emotiva, ansia, depressione o irritabilità, ecc. A causa della complessità delle cause della demenza e del fatto che la causa della demenza causata dalla neuropatia non è stata ancora scoperta, devono ancora essere sviluppati farmaci specifici per la demenza. Attualmente, il trattamento clinico può concentrarsi solo sul miglioramento delle capacità cognitive e sul trattamento sintomatico, integrato da metodi di cura e riabilitazione quotidiani.

Poiché non esiste una medicina appropriata, diventa molto importante stabilire correttamente se una persona soffrirà di demenza in futuro. Grazie allo sviluppo della tecnologia di sequenziamento, i biomarcatori del sangue potrebbero rappresentare uno strumento migliore per lo screening precoce della demenza.

Di recente, il team di ricerca del professor Yu Jintai del Dipartimento di Neurologia dell'Ospedale Huashan affiliato all'Università di Fudan e il team del professor Feng Jianfeng/ricercatore Cheng Wei dell'Istituto di Scienza e Tecnologia dell'Intelligenza Ispirata dal Cervello dell'Università di Fudan hanno pubblicato un articolo di ricerca intitolato "I profili proteomici del plasma predicono la futura demenza negli adulti sani" sulla rivista Nature Aging.

Utilizzando analisi proteomiche su larga scala e algoritmi di intelligenza artificiale, il team di ricerca ha scoperto che quattro proteine ​​plasmatiche, GFAP, NEFL, GDF15 e LTBP2, sono le proteine ​​più correlate alla malattia e a più alto rischio nei diversi tipi di demenza. Sulla base di queste quattro proteine, potrebbe essere possibile prevedere l'insorgenza della demenza con 15 anni di anticipo.

Il team di ricerca ha ottenuto i dati dei campioni di sangue di 52.645 adulti dalla UK Biobank, di cui 1.417 adulti hanno ricevuto una diagnosi di demenza 14 anni dopo il campionamento, tra cui demenza per tutte le cause (ACD), malattia di Alzheimer (AD) e demenza vascolare (demenza vascolare, VaD).

In questi campioni di dati, il team di ricerca ha confrontato un totale di 1.463 proteine ​​plasmatiche e ha scoperto in via preliminare (Figura 1, modello 1) che 186 proteine ​​plasmatiche erano altamente correlate con l'ACD, 16 proteine ​​plasmatiche erano altamente correlate con l'AD e 139 proteine ​​plasmatiche erano altamente correlate con la VaD. Tenendo conto delle interazioni e degli effetti sinergici tra le proteine, il team di ricerca ha condotto ulteriori analisi e ha scoperto (Figura 1, modello 2) che GFAP, NEFL, LTBP2 e GDF15 erano significativamente correlati in tutti e tre i tipi di demenza.

Figura 1 Analisi di correlazione tra proteine ​​plasmatiche e demenza

La scoperta di queste proteine ​​di rischio fornisce al team di ricerca uno strumento per prevedere la probabilità di sviluppare demenza . Ad esempio, il team di ricerca ha scoperto che gli adulti con livelli più elevati di GFAP nel plasma avevano 2,91 volte più probabilità di sviluppare la malattia di Alzheimer rispetto agli adulti con livelli di GFAP iniziali (Figura 2).

La proteina GFAP è espressa principalmente negli astrociti del cervello ed è un tipo di proteina che fornisce loro supporto strutturale. In studi precedenti è stato spesso utilizzato come marcatore per gli astrociti e sempre più studi hanno dimostrato che può essere utilizzato come biomarcatore per la malattia di Alzheimer.

Figura 2 La proteina GFAP predice il rischio di diagnosi clinica della malattia di Alzheimer

Ancora più importante, il team di ricerca ha scoperto che queste proteine ​​di rischio erano già al di sopra dei livelli normali 15 anni prima che venisse diagnosticata la demenza. Soprattutto nella previsione della malattia di Alzheimer, GFAP, GDF15 e NEFL hanno mostrato differenze significative rispetto ai valori normali (Figura 3). Ciò significa anche che, grazie a queste proteine, l'insorgenza della demenza può essere prevista con oltre dieci anni di anticipo, consentendo così uno screening e un intervento precoci sulla demenza, contribuendo ad alleviare o addirittura prevenire i sintomi dei pazienti.

Fig. 3 Andamento dei livelli plasmatici della proteina GFAP nel tempo prima della diagnosi di malattia di Alzheimer. Linea rossa: gruppo di diagnosi di AD; linea blu: gruppo di controllo normale

Nel complesso, il team di ricerca ha dimostrato il potenziale di GFAP, NEFL e GDF15 nel predire il rischio di demenza con oltre un decennio di anticipo e ha sottolineato l'importanza di GFAP. Il vantaggio del GFAP è la sua elevata specificità per la diagnosi della demenza precoce. Numerosi studi ne hanno segnalato l'aumento nel plasma e, per altre malattie neurodegenerative non legate alla demenza, il livello di GFAP nel plasma si è sempre mantenuto attorno ai valori normali. Lo svantaggio è che la GFAP non riesce a distinguere tra demenza di Alzheimer e demenza non di Alzheimer.

Il team di ricerca ha utilizzato in modo innovativo l'analisi strategica della proteomica basata sui dati, combinata con la più ampia coorte di ricerca fino ad oggi e 14 anni di dati di follow-up, per scoprire importanti biomarcatori proteici plasmatici utili a prevedere la demenza. Il team di ricerca non solo ha fortemente sostenuto l'importanza di GFAP, NEFL e GDF15 nella previsione della demenza, ma ha anche scoperto un nuovo biomarcatore: LTBP2. Ciò ha importanti implicazioni per lo screening delle persone ad alto rischio di demenza e per un intervento precoce.

Si è appreso che alcune istituzioni mediche specializzate in esami fisici hanno contattato il team di ricerca per valutare la possibilità di aggiungere test pertinenti alle voci dell'esame fisico. Se tutto andrà bene, si prevede che tra sei mesi potranno essere utilizzati per test clinici per lo screening delle persone ad alto rischio di demenza.

Nella fase successiva, il team condurrà la raccolta dati e la convalida incrociata sulla coorte di rischio di persone affette da demenze come l'Alzheimer nel mio Paese, correggerà i dati rilevanti in base al livello di base della coorte della popolazione cinese e svilupperà il modello di dati più adatto per prevedere l'Alzheimer e altre demenze per la coorte della popolazione cinese.

Riferimenti:

[1] Guo Y, You J, Zhang Y, Liu WS, Huang YY, Zhang YR, Zhang W, Dong Q, Feng JF, Cheng W, Yu JT. I profili proteomici del plasma predicono la futura demenza negli adulti sani. Invecchiamento naturale. Febbraio 2024;4(2):247-260. doi: 10.1038/s43587-023-00565-0. Epub 2024 12 febbraio. PMID: 38347190.