מחקר הפרוטאומיקה הגדול בעולם שהושק על ידי ביובנק הבריטי

ביובנק הבריטי הודיע ​​היום על השקת המחקר המקיף ביותר בעולם על החלבונים שמסתובבים בגופנו, אשר ישנה את חקר המחלות והטיפולים בהן. פרויקט שאין שני לו שואף למדוד עד 5,400 חלבונים בכל אחת מ-600,000 דגימות, כולל אלו שנלקחו מחצי מיליון משתתפי ביובנק בבריטניה ו-100,000 דגימות שניות שנלקחו ממתנדבים אלה עד 15 שנים מאוחר יותר. זה יאפשר לחוקרים לחקור מסד נתונים ראשון מסוגו, המפרט כיצד שינויים ברמות החלבון של אדם באמצע החיים משפיעים על המחלה. המחקר יתחיל בניתוח 300,000 הדגימות הראשונות, שיכללו דגימות ראשוניות מ-250,000 מתנדבי ביובנק בבריטניה ו-50,000 דגימות שניות שנלקחו בהערכות המשך.

מדידת השפע של אלפי חלבונים שמסתובבים בדם מאפשרת לחוקרים לחקור את תפקידם הפוטנציאלי בסוגים רבים של מחלות המתרחשות באמצע החיים עד סוף החיים. תחום המחקר המתפתח הזה – המכונה פרוטאומיקת אוכלוסין – הוכיח פוטנציאל עצום לאבחון ולטיפול.

באוקטובר 2023, פרויקט פיילוט פרסם נתונים על כמעט 3,000 חלבונים במחזור מ-54,000 משתתפי ביובנק בבריטניה. הפיילוט כבר היה המחקר הגדול בעולם מסוגו והוביל למחקר שזיהה למעלה מ-14,000 קשרים בין גרסאות גנטיות נפוצות ורמות חלבון משתנות, למעלה מ-80% מהם לא היו ידועים בעבר.

המחקר, שפורסם ב-Nature1, צוטט כבר יותר מ-400 פעמים, מה שמניח את היסודות למדענים להבין טוב יותר כיצד ומדוע מתפתחות מחלות. עד כה, מחקרים המשתמשים בנתונים הובילו להתקדמות בחיזוי מחלות2,3 ולפיתוח טיפולים ממוקדים עתידיים לסרטן השד4, מחלות לב וכלי דם5, מחלת פרקינסון6 ומחלות מוח אחרות7.

מחקר חדש זה, שמטרתו להגדיל את מערך הנתונים הייחודי הזה פי עשרה, ממומן על ידי קונסורציום של 14 חברות ביו-פרמצבטיקה מובילות, הידועות בשם UK Biobank Pharma Proteomics Project.

לראשונה בקנה מידה זה, חוקרים יוכלו לזהות את הסיבות המדויקות למחלות על ידי השוואה כיצד רמות החלבון משתנות במהלך אמצע החיים עד סוף החיים בקבוצה גדולה של אנשים. נתונים פרוטאומיים כבר סללו את הדרך לאבחון טוב יותר של סרטן, אוטואימוניות ודמנציה, והמחקר המרגש הזה של חלבונים יזרז משמעותית את גילוי התרופות, ויוביל לשיפורים משמעותיים בבריאות הציבור ובטיפול בכל מקום."

פרופסור סר רורי קולינס, חוקר ראשי ומנכ"ל הביובנק הבריטי

מערך הפרוטאומיקה של בריטניה ביובנק יאפשר לחוקרים:

• בחן נתונים פרוטאומיים וגנטיים מחצי מיליון אנשים בו זמנית. Biobank של בריטניה פרסם את כל רצף הגנום של חצי מיליון המשתתפים שלו בנובמבר 2023. הוספת נתונים פרוטאומיים תאפשר לחוקרים לשלב מערכי נתונים מסיביים אלה, ולספק תמונה מפורטת יותר של התהליכים הביולוגיים המעורבים בהתקדמות המחלה. זה עשוי בתורו להניע את הפיתוח של טיפולים מותאמים אישית.

• בדקו כיצד ומדוע רמות החלבון משתנות עם הזמן. חצי מיליון משתתפים סיפקו ל-UK Biobank דגימת דם כשהצטרפו ו-100,000 מהם סיפקו דגימה שנייה עד 15 שנים מאוחר יותר. חוקרים יוכלו לראות כיצד רמות החלבון השתנו במהלך אמצע החיים עד סוף החיים, לשפר את ההבנה של שינויים הקשורים לגיל באנשים בריאים ולשפוך אור על האופן שבו מחלות מתפתחות. זה יאיץ עוד יותר את המחקר על סמנים אבחנתיים ופרוגנוסטיים.

• שימוש ייחודי בנתונים פרוטאומיים בשילוב עם נתוני הדמיה. כמעט 100,000 משתתפי ביובנק בבריטניה עברו הדמיית תהודה מגנטית (MRI) של המוח, הלב והגוף שלהם, מה שסיפק לחוקרים סריקות מפורטות. שכבת סוגי הנתונים השונים הללו כדי לחקור את בריאות האדם יוצרת הבנה יוצאת דופן ומפורטת באמת של מנגנוני המחלה.

• אפיקים פתוחים לפיתוח מודלים של AI. כבר עכשיו, כלי למידת מכונה יכולים לחזות מחלה עתידית שנים רבות לפני האבחנה, עם פוטנציאל לעצב התערבויות מוקדמות8. העומק והרוחב של הנתונים הפרוטאומיים המוחזקים ב-Biobank של בריטניה עשויים לאפשר למידת מכונה לסוג משנה מדויק של מחלות, שיש להן פוטנציאל להודיע ​​אילו טיפולים יש לתת בנקודת האבחנה.

פרופסור נעמי אלן, המדענית הראשית של הביובנק הבריטי, אמרה:

"פרוטאומיקה מספקת תמונת מצב מפורטת להפליא של בריאות. גבול חדש זה של המדע יכול לחשוף את האופן שבו גנטיקה וגורמים חיצוניים – כמו תזונה, פעילות גופנית ואקלים – מתקשרים, ויעזור לאתר את הגורמים העיקריים למחלות ולזהות מטרות לתרופות. הוביל לתגליות מדעיות חשובות, כמו זיהוי חלבונים שיכולים לסייע באבחון מחלות – כולל טרשת נפוצה9 – וסיוע בזיהוי אלו בסיכון גבוה יותר לפתח דמנציה10 וסרטן 11 שנים רבות לפני האבחנה הקלינית.

"מעל 19,000 חוקרים ברחבי העולם משתמשים בנתונים של ביובנק בבריטניה; הוספת נתונים פרוטאומיים לכל דבר אחר שאנו מחזיקים תאפשר למדענים לגלות גילויים מהירים כדי לסייע באבחון וטיפול במחלות משנות חיים."

ייקח כשנה למדוד את רמות החלבון ב-300,000 דגימות משתתפים. הנתונים הפרוטאומיים יהיו זמינים ל-12 חוקרים שאושרו על ידי בנק ביובנק בבריטניה במהדורות מדורגות משנת 2026, כאשר מערך הנתונים המלא צפוי להתווסף לפלטפורמת ניתוח המחקר הביובנק הבריטי עד 2027. במהלך תקופה זו, יתבקש מימון נוסף לניתוח דגימות מכל מתנדבי הביובנק הנותרים בבריטניה (250,000 משתתפים נוספים, כולל דגימות שניות מ-50,000 נוספים).

ד"ר כריס ווילן, מנהל מדעי המוח, מדעי הנתונים ובריאות דיגיטלית, רפואה חדשנית של ג'ונסון אנד ג'ונסון, ראש פרויקט פארמה פרוטאומיקה, אמר:

"למערך הפרוטאומי של UK Biobank יש פוטנציאל לאפשר גילוי סמנים ביולוגיים חזקים יותר, חיזוי מחלה מדויק יותר ופיתוח תרופות מוצלח יותר. ניתוח דגימות משתי נקודות זמן באותו מתנדב יאפשר לנו לבחון כיצד רמות החלבון משתנות על פני מאות בריאות ומחלות. מצבי מחלה לאורך זמן, בקנה מידה גדול חסר תקדים.

"זה יייצג את אחד משיתופי הפעולה הגדולים בעולם בתחום המחקר הביופרמצבטי אי פעם, ומדגיש את החשיבות הגוברת של פרוטאומיקה ככלי לגילוי תרופות. אני לא יכול לחכות לראות איך הקהילה המדעית תחקור את הנתונים האלה כדי לאתר גורמים מולקולריים להתקדמות המחלה, מחלות תת-סוגים והזדקנות."

לפני שהנתונים יהיו זמינים לחוקרים שאושרו על ידי ביובנק בבריטניה, ובהתאם למדיניות הגישה שלו, לחברים בקונסורציום תעשייתי זה תהיה תקופה קצרה של גישה בלעדית (תשעה חודשים). כל תוצאות שנאספו יוחזרו ל-Biobank של בריטניה, תוך שיפור נוסף של מערך בריאות פורץ דרך הנגיש לחוקרים מאושרים ברחבי העולם.

זיהוי החלבון ורצף החלבון יושלם על ידי Regeneron Genetics Center®, תוך שימוש בפלטפורמת Olink™ Explore HT proteomics של Thermo Fisher Scientific ו-Ultima UG 100™‎ מבית Ultima Genomics13, שתיהן טכנולוגיות תפוקה גבוהה המאפשרות יישומים בקנה מידה גדול.