Αλγόριθμος για πρόγνωση του Alzheimer με ελληνική υπογραφή

Πρό­κει­ται ου­σια­στι­κά για ένα αλ­γό­ριθ­μο που λαμ­βά­νο­ντας υπό­ψιν σειρά βιο­δει­κτών μπο­ρεί, όπως υπο­στη­ρί­ζει η ερευ­νη­τι­κή ομάδα, να προ­βλέ­ψει με πο­σο­στό ακρι­βεί­ας σχε­δόν 100% αν θα νο­σή­σει κά­ποιος απ’ την πλέον πο­λυ­συ­ζη­τη­μέ­νη νευ­ρο­εκ­φυ­λι­στι­κή ασθέ­νεια του 21ου αιώνα. Ένα σύ­στη­μα που μπο­ρεί να απο­δει­χθεί πο­λύ­τι­μο ερ­γα­λείο στα χέρια των για­τρών και σω­τή­ριο για εκα­τομ­μύ­ρια αν­θρώ­πους πα­γκο­σμί­ως, καθώς η νόσος του Αλ­τσχάι­μερ κα­τα­τάσ­σε­ται ανά­με­σα στις 6 πιο θα­να­τη­φό­ρες ασθέ­νειες.

Ο κα­θη­γη­τής δρ. Αθα­νά­σιος Αλε­ξί­ου μι­λά­ει σχε­τι­κά στο News 24/7:

 – Πως λει­τουρ­γεί το σύ­στη­μα πρό­γνω­σης εμ­φά­νι­σης της νόσου Αλ­τσχάι­μερ και ποια η και­νο­το­μία του;

Η μέ­θο­δός μας, η οποία δη­μο­σιεύ­τη­κε στο εγκυ­ρό­τα­το πε­ριο­δι­κό Frontiers in Aging Neuroscience (https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnagi.2017.00077/full),  απο­τε­λεί ένα εξε­λιγ­μέ­νο σύ­στη­μα ια­τρι­κών απο­φά­σε­ων και δίνει τη δυ­να­τό­τη­τα στο ια­τρι­κό προ­σω­πι­κό, και μόνο, που εξει­δι­κεύ­ε­ται στη διά­γνω­ση και αντι­με­τώ­πι­ση της νόσου του Alzheimer (γη­ρί­α­τρος, νευ­ρο­λό­γος, ψυ­χί­α­τρος, πα­θο­λό­γος, γε­νι­κός ια­τρός κλπ.) να εκ­φρά­σει πλέον πο­σο­τι­κά προς τον ασθε­νή την πι­θα­νό­τη­τα εκ­δή­λω­σης της νόσου, δε­δο­μέ­νων των μη φυ­σιο­λο­γι­κών τιμών στις εξε­τά­σεις συ­γκε­κρι­μέ­νων βιο­δει­κτών. Η αρ­χι­κή σχε­δί­α­ση του εν λόγω συ­στή­μα­τος, βα­σί­σθη­κε στις συ­στά­σεις και τις δια­γνω­στι­κές κα­τευ­θυ­ντή­ριες γραμ­μές που δια­τύ­πω­σε το 2007 και 2011 η διε­θνής ερευ­νη­τι­κή ομάδα για τη Γή­ραν­ση και το Alzheimer όπου προ­τεί­νε­ται η κα­τη­γο­ριο­ποί­η­ση της νόσου σε 8 κα­τη­γο­ρί­ες με στόχο την απο­τε­λε­σμα­τι­κό­τε­ρη με­λέ­τη και αντι­με­τώ­πι­ση (Ει­κό­να 1).

Η πρω­το­τυ­πία της με­θό­δου μας, πε­ρι­λαμ­βά­νει την επι­τυ­χή εφαρ­μο­γή ενός σύν­θε­του στα­τι­στι­κού μο­ντέ­λου σε όλους σχε­δόν τους γνω­στούς βιο­δεί­κτες και πα­ρά­γο­ντες κιν­δύ­νου που επη­ρε­ά­ζουν τη νόσο του Alzheimer και την ανά­λυ­ση τους με σκοπό την εξα­γω­γή πι­θα­νο­τή­των για την εν­δε­χό­με­νη πα­ρου­σία ή εκ­δή­λω­ση της νόσου. Ελέγ­χου­με πο­σο­τι­κά και ποιο­τι­κά, τη ση­μα­ντι­κό­τη­τα που εκ­φρά­ζουν μη φυ­σιο­λο­γι­κές τιμές σε διά­φο­ρους δεί­κτες όπως η ηλι­κία, η κλη­ρο­νο­μι­κό­τη­τα, το οξει­δω­τι­κό στρες, πρω­τε­ΐ­νες και άλλοι γε­νε­τι­κοί πα­ρά­γο­ντες, η υπέρ­τα­ση, η κα­τά­θλι­ψη και πολ­λοί άλλοι και υπο­λο­γί­ζου­με σε μορφή πι­θα­νό­τη­τας, το βαθμό εκ­δή­λω­σης ή εν­δε­χό­με­νης πα­ρου­σί­ας μιας από τις 8 κα­τη­γο­ρί­ες Alzheimer. Το ερ­γα­λείο αυτό είναι μο­να­δι­κό στο είδος του για την πο­σό­τη­τα των βιο­δει­κτών που συ­σχε­τί­ζει. Χα­ρα­κτη­ρι­στι­κά μπο­ρού­με να ανα­φέ­ρου­με ένα πα­ρά­δειγ­μα ασθε­νούς, ο οποί­ος πα­ρου­σιά­ζει με­σο­πρό­θε­σμο κίν­δυ­νο εμ­φά­νι­σης της νόσου του Alzheimer (πε­ρι­πτώ­σεις Prodromal Alzheimer και Mixed Alzheimer) λόγω κα­τά­θλι­ψης, κα­πνί­σμα­τος, υπέρ­τα­σης, πα­χυ­σαρ­κί­ας και μη­δε­νι­κής σχε­δόν φυ­σι­κής δρα­στη­ριό­τη­τας, όπως προ­κύ­πτει από την εκτέ­λε­ση του συ­στή­μα­τος μας, κάτι το οποίο επι­βε­βαιώ­νε­ται και από κλι­νι­κά ευ­ρή­μα­τα (Modrego και Ferrández, 2004, Barnes and Yaffe, 2011) όπου ο συν­δυα­σμός της ήπιας γνω­στι­κής δυ­σλει­τουρ­γί­ας και της κα­τά­θλι­ψης σε ασθε­νείς, δι­πλα­σιά­ζει τον κίν­δυ­νο ανά­πτυ­ξης άνοιας Alzheimer σε σύ­γκρι­ση με εκεί­νους χωρίς κα­τά­θλι­ψη.

– Απ’ τις δο­κι­μές σας μέχρι τώρα έχετε κα­τα­λή­ξει σε ασφα­λή συ­μπε­ρά­σμα­τα; Αν ναι, για τι πο­σο­στό επι­τυ­χί­ας μι­λά­με;

Η σχε­δί­α­ση του προ­γνω­στι­κού μας συ­στή­μα­τος, βα­σί­ζε­ται στη θε­ω­ρία των Bayesian Networks, όπου τα χρη­σι­μο­ποιού­με­να δε­δο­μέ­να ανα­πα­ρί­στα­νται μέσω της κα­τη­γο­ρι­κής κα­τα­νο­μής. Ο χρή­στης-ια­τρός του συ­στή­μα­τος έχει τη δυ­να­τό­τη­τα να ει­σά­γει στο σύ­στη­μα τιμές της μορ­φής ΝΑΙ (‘Δεν είναι φυ­σιο­λο­γι­κός ο συ­γκε­κρι­μέ­νος δεί­κτης’) ή ΟΧΙ (‘Είναι φυ­σιο­λο­γι­κός ο συ­γκε­κρι­μέ­νος δεί­κτης’) και με αυτόν τον τρόπο να συ­σχε­τί­σει πολλά και δια­φο­ρε­τι­κού τύπου βιο­λο­γι­κά δε­δο­μέ­να για να κα­τα­λή­ξει στη διά­γνω­ση και τη σχε­δί­α­ση του τρό­που αντι­με­τώ­πι­σης του πε­ρι­στα­τι­κού που εξε­τά­ζει κάθε φορά. Το σφάλ­μα εκτί­μη­σης που εξά­γε­ται, συ­νί­στα­ται μόνο στο σφάλ­μα που μετρά τη με­τα­βλη­τό­τη­τα κάθε εκτι­μή­σε­ως λόγω της εφαρ­μο­ζό­με­νης προ­σο­μοί­ω­σης που γί­νε­ται κάθε φορά στα δε­δο­μέ­να μας, αυ­ξά­νο­ντας την ακρί­βεια του μο­ντέ­λου σχε­δόν στο 100% και φυ­σι­κά στο έμ­με­σο σφάλ­μα που εμπε­ριέ­χουν οι μέχρι τώρα διε­θνείς κλι­νι­κές με­λέ­τες.

– Από ποιους πα­ρά­γο­ντες εξαρ­τά­ται η εμ­φά­νι­ση της συ­γκε­κρι­μέ­νης νόσου;

Η ποι­κι­λο­μορ­φία των συμ­πτω­μά­των, οι αλ­λα­γές στην κοινή αν­θρώ­πι­νη πα­θο­φυ­σιο­λο­γία, η ύπαρ­ξη ασυμ­πτω­μα­τι­κών πε­ρι­πτώ­σε­ων, οι δια­φο­ρε­τι­κοί τύποι της νόσου αλλά και η συ­νά­φεια τους με άλ­λους τύ­πους άνοιας και συ­νο­ση­ρό­τη­τας, έχουν ήδη δη­μιουρ­γή­σει ένα φόβο απέ­να­ντι στην πιο πο­λυ­συ­ζη­τη­μέ­νη νευ­ρο­εκ­φυ­λι­στι­κή ασθέ­νεια του 21ου αιώνα. Μπο­ρού­με να θε­ω­ρή­σου­με ότι οι βα­σι­κό­τε­ροι πα­ρά­γο­ντες κιν­δύ­νου είναι η ηλι­κία, η κλη­ρο­νο­μι­κό­τη­τα σε ένα πολύ μικρό πο­σο­στό του πλη­θυ­σμού αλλά και γνω­στοί δεί­κτες που σχε­τί­ζο­νται με τον σύγ­χρο­νο τρόπο ζωής και τις πε­ρι­βαλ­λο­ντι­κές συν­θή­κες (δια­βή­της, καρ­διαγ­γεια­κές δυ­σλει­τουρ­γί­ες κλπ.). Οι σύγ­χρο­νες απει­κο­νι­στι­κές τε­χνι­κές του εγκε­φά­λου έχουν οδη­γή­σει τους ερευ­νη­τές στη με­λέ­τη της ανά­πτυ­ξης και της εξά­πλω­σης μη φυ­σιο­λο­γι­κών πρω­τεϊ­νών στον εγκέ­φα­λο, καθώς και αλ­λα­γές στη δομή και τη λει­τουρ­γία του εγκε­φά­λου. Αξί­ζει να ση­μειω­θεί ότι απο­τε­λεί ανοι­κτό πρό­βλη­μα η εκ­δή­λω­ση της νόσου, κυ­ρί­ως σε ενή­λι­κες με­γα­λύ­τε­ρης ηλι­κί­ας. Καθώς λοι­πόν η αι­τιο­λο­γία της νόσου του Alzheimer απο­τε­λεί πρό­βλη­μα με­γά­λης πο­λυ­πλο­κό­τη­τας, οι ερευ­νη­τές στρέ­φουν το εν­δια­φέ­ρον τους στις αλ­λοιώ­σεις που συ­ντε­λού­νται στον εγκέ­φα­λο και σχε­τί­ζο­νται με την ηλι­κία και κυ­ρί­ως πε­ρι­λαμ­βά­νουν την ατρο­φία συ­γκε­κρι­μέ­νων τμη­μά­των του εγκε­φά­λου, τη φλεγ­μο­νή, την πα­ρα­γω­γή ελεύ­θε­ρων ριζών και τη μι­το­χον­δρια­κή δυ­σλει­τουρ­γία.

– Στην Ελ­λά­δα τι πο­σο­στό του πλη­θυ­σμού πά­σχει από Αλ­τσχάι­μερ και από ποια ηλι­κία μπο­ρεί κά­ποιος να αρ­χί­σει να νοσεί;

Δυ­στυ­χώς οι αριθ­μοί κρύ­βουν μια αυ­ξα­νό­με­νη τάση στον πλη­θυ­σμό με Alzheimer, τόσο στην Ελ­λά­δα όσο και διε­θνώς, ανα­δει­κνύ­ο­ντας ένα σο­βα­ρό οι­κο­νο­μι­κό πρό­βλη­μα με πολ­λές κοι­νω­νι­κές και ηθι­κές προ­ε­κτά­σεις.

Με πε­ρισ­σό­τε­ρους από 200.000 ασθε­νείς στην Ελ­λά­δα, 10.000.000 στην Ευ­ρώ­πη και 35.000.000 πα­γκο­σμί­ως, η νόσος του Alzheimer κα­τα­τάσ­σε­ται ανά­με­σα στις 6 πιο θα­να­τη­φό­ρες ασθέ­νειες. Δυ­στυ­χώς ο μύθος αυτός συ­ντη­ρεί­ται έντο­να στις ημέ­ρες μας και από τις πολ­λα­πλές απο­τυ­χη­μέ­νες κλι­νι­κές δο­κι­μές για νέα απο­τε­λε­σμα­τι­κά φάρ­μα­κα. Οι τε­λευ­ταί­ες με­λέ­τες έχουν δεί­ξει ότι η νόσος αρ­χί­ζει σε πολύ νε­α­ρές ηλι­κί­ες κα­θι­στώ­ντας έτσι δύ­σκο­λο τον προσ­διο­ρι­σμό του σω­στού χρό­νου χο­ρή­γη­σης κα­τάλ­λη­λης ανα­σταλ­τι­κής θε­ρα­πεί­ας. Φαρ­μα­κευ­τι­κά σκευά­σμα­τα τα οποία χο­ρη­γού­νται για την άνοια ή την κα­τά­θλι­ψη ή προηγ­μέ­νες θε­ρα­πεί­ες με φάρ­μα­κα Να­νο­τε­χνο­λο­γί­ας, θα μπο­ρού­σαν να μειώ­σουν την έκ­πτω­ση των νοη­τι­κών λει­τουρ­γιών ή των νευ­ρο­ψυ­χια­τρι­κών συμ­πτω­μά­των στη νόσο του Alzheimer, αλλά δυ­στυ­χώς δεν προ­σφέ­ρουν μια ολι­στι­κή θε­ρα­πεία στη φα­ρέ­τρα των όπλων των ια­τρών. Λαμ­βά­νο­ντας υπόψη τον πο­λυ­πα­ρα­γο­ντι­κό χα­ρα­κτή­ρα της νόσου, πολ­λές ερευ­νη­τι­κές ομά­δες σε πα­γκό­σμιο επί­πε­δο, έχουν στρέ­ψει την προ­σπά­θεια τους σε εναλ­λα­κτι­κές μορ­φές αντι­με­τώ­πι­σης του Alzheimer, όπως η έγκυ­ρη διά­γνω­ση ή ακόμη και η πρό­βλε­ψη. Πα­ρό­λο που πρό­κει­ται για σπά­νια μορφή άνοιας, τα συμ­πτώ­μα­τα της πρώ­ι­μης εκ­δή­λω­σης της νόσου του Alzheimer σε ασθε­νείς κάτω των 65 ετών, εκ­δη­λώ­νο­νται πε­ρί­που με­τα­ξύ της 4ης και 5ης δε­κα­ε­τί­ας της ζωής τους, στο­χο­ποιώ­ντας την έγκαι­ρη ανί­χνευ­ση πα­θο­φυ­σιο­λο­γι­κών αλ­λοιώ­σε­ων και άλλων δει­κτών συ­νο­ση­ρό­τη­τας ως το με­γά­λο στοί­χη­μα της πρό­λη­ψης.

– Έχει εκ­δη­λώ­σει κά­ποιος φο­ρέ­ας εν­δια­φέ­ρον για την εφαρ­μο­γή σας;

Η ανα­κοί­νω­ση της δη­μο­σί­ευ­σης μας στο διε­θνή επι­στη­μο­νι­κό τύπο, απο­τέ­λε­σε ήδη γέ­φυ­ρα επι­κοι­νω­νί­ας με φο­ρείς που  δρα­στη­ριο­ποιού­νται στους το­μείς της υγεί­ας και του φαρ­μά­κου. Υπάρ­χουν φο­ρείς στην Ελ­λά­δα και στην Ευ­ρώ­πη που θέ­λουν να προ­σαρ­μό­σουν το προ­γνω­στι­κό μας μο­ντέ­λο στα δικά τους δε­δο­μέ­να, για να επι­σπεύ­σουν την αξιο­λό­γη­ση των απο­τε­λε­σμά­των τους και να πο­σο­τι­κο­ποι­ή­σουν τις κλι­νι­κές υπη­ρε­σί­ες που προ­σφέ­ρουν.

– Πείτε μας λίγα λόγια για την έρευ­να σας, πόσα χρό­νια σας πήρε μέχρι να κα­τα­λή­ξε­τε στο εν λόγω ια­τρι­κό σύ­στη­μα πρό­γνω­σης αλλά και για την ερευ­νη­τι­κή ομάδα.

Τα τε­λευ­ταία 2 χρό­νια, πραγ­μα­το­ποι­ή­σα­με μια διε­ξο­δι­κή όρυξη δε­δο­μέ­νων και επε­ξερ­γα­σία των δη­μο­σιευ­μέ­νων κλι­νι­κών απο­τε­λε­σμά­των που σχε­τί­ζο­νται με τους ανα­γνω­ρι­σμέ­νους βιο­δεί­κτες της νόσου του Alzheimer. Ο τε­ρά­στιος αυτός όγκος βιο­λο­γι­κών δε­δο­μέ­νων μας ώθησε στη σχε­δί­α­ση ενός πολύ ιδιαί­τε­ρου μα­θη­μα­τι­κού μο­ντέ­λου – αλ­γο­ρίθ­μου που μπο­ρεί να χρη­σι­μο­ποι­η­θεί πλέον προς την κα­τεύ­θυν­ση απο­τε­λε­σμα­τι­κών ια­τρι­κών δια­γνώ­σε­ων. Στην ερευ­νη­τι­κή μας ομάδα που ολο­κλή­ρω­σε την προ­σπά­θεια αυτή το 2017, συμ­με­τέ­χει ένας ακόμη νέος Έλ­λη­νας επι­στή­μο­νας στον τομέα της Βιοϊ­α­τρι­κής Πλη­ρο­φο­ρι­κής ο κ. Βα­σί­λειος Μαν­τζα­βί­νος αλλά και οι διε­θνούς φήμης Κα­θη­γη­τές Nigel Greig (Drug Design and Development Section, Translational Gerontology Branch, Intramural Research Program, National, Institute on Aging, National Institutes of Health, Biomedical Research Center, USA) και Mohammad Kamal (Metabolomics and Enzymology Unit, Fundamental and Applied Biology Group, King Fahd Medical Research Center, King Abdulaziz University, Saudi Arabia).

Αξί­ζει να ση­μειω­θεί επί­σης ότι ορ­γα­νώ­θη­κε από μέλη της διε­θνούς επι­στη­μο­νι­κής ομά­δας στην οποία συμ­με­τέ­χου­με και είναι ανοι­κτή για υπο­βο­λή ερ­γα­σιών, μια ερευ­νη­τι­κή πο­λυ­θε­μα­τι­κή ενό­τη­τα σε επι­λεγ­μέ­να εγκυ­ρό­τα­τα διε­θνή πε­ριο­δι­κά (http://journal.frontiersin.org/researchtopic/5903/the-alzheimers-disease-challenge), απο­κλει­στι­κά αφιε­ρω­μέ­νη στην πρό­κλη­ση της νόσου του Alzheimer ‘The Alzheimer’s Disease Challenge’. Ήδη έχουν κα­τα­τε­θεί προς αξιο­λό­γη­ση και δη­μο­σί­ευ­ση πολύ εν­δια­φέ­ρου­σες κλι­νι­κές με­λέ­τες που αφο­ρούν σε σύγ­χρο­νους τρό­πους αντι­με­τώ­πι­σης της νόσου και ευ­ελ­πι­στού­με να γίνει ένα μελ­λο­ντι­κό ση­μείο ανα­φο­ράς των τε­λευ­ταί­ων εξε­λί­ξε­ων και ση­μα­ντι­κών ανα­κα­λύ­ψε­ων προς την κα­τεύ­θυν­ση της βέλ­τι­στης αντι­με­τώ­πι­σης της νόσου.

news247.gr