Onderzoekers van de Washington University School of Medicine in St. Louis hebben een AI-gedreven bloedtest ontwikkeld die onderscheid kan maken tussen verschillende belangrijke neurodegeneratieve aandoeningen, met een totale nauwkeurigheid van 92,3 procent. De technologie zou een oplossing kunnen bieden voor een van de hardnekkigste uitdagingen in de dementiezorg: het nauwkeurig vaststellen van de onderliggende oorzaak van cognitieve achteruitgang.
Het onderzoek, gepubliceerd in Alzheimer’s & Dementia, laat zien hoe een eenvoudig bloedmonster in combinatie met AI-analyse kan bijdragen aan een vroegere en nauwkeurigere diagnose van de ziekte van Alzheimer, de ziekte van Parkinson, frontotemporale dementie en dementie met Lewy-lichaampjes. Belangrijk is dat het systeem ook kan detecteren wanneer er bij dezelfde patiënt meerdere ziekteprocessen aanwezig zijn.
Complexiteit van dementie
Het diagnosticeren van dementiegerelateerde aandoeningen blijft moeilijk omdat symptomen vaak overlappen en verschillende neurodegeneratieve ziekten vaak gelijktijdig voorkomen. Als gevolg daarvan krijgen patiënten vaak één enkele diagnose, zelfs wanneer meerdere pathologieën bijdragen aan hun aandoening.
Volgens hoofdauteur Carlos Cruchaga, hoogleraar psychiatrie aan de Washington University School of Medicine, zijn de huidige diagnostische hulpmiddelen niet ontworpen om deze biologische complexiteit vast te leggen. “Veel patiënten krijgen de diagnose de ziekte van Alzheimer of de ziekte van Parkinson, terwijl hun hersenen in werkelijkheid mogelijk aanwijzingen vertonen van verschillende neurodegeneratieve processen”, legde hij uit. “Voor precisiegeneeskunde hebben we hulpmiddelen nodig die het volledige spectrum van ziekten kunnen identificeren dat bij een individu voorkomt.”
De nieuw ontwikkelde classificator is ontworpen met deze uitdaging in gedachten, met als doel een breder beeld te geven van de gezondheid van de hersenen in plaats van een eenvoudig positief of negatief resultaat voor één enkele aandoening.
Biomarkers in het bloed
Om de test te ontwikkelen, identificeerden onderzoekers 15 eiwitten in het bloed die geassocieerd worden met neurodegeneratieve aandoeningen. Deze biomarkers omvatten zowel gevestigde indicatoren van de pathologie van de ziekte van Alzheimer als eiwitten die verband houden met ontstekingen, neuronale schade en synaptische disfunctie.
Het AI-model werd getraind en geëvalueerd met behulp van bloedmonsters van meer dan 3.200 personen die waren ingeschreven via het Alzheimer Disease Research Center en het Movement Disorders-programma van de Washington University. De dataset omvatte patiënten bij wie de ziekte van Alzheimer, de ziekte van Parkinson, frontotemporale dementie, dementie met Lewy-lichaampjes was vastgesteld, en cognitief gezonde controlegroepen.
Vervolgens valideerden de onderzoekers het model met behulp van een afzonderlijk cohort van 225 personen die tijdens hun leven gedetailleerde cognitieve beoordelingen hadden ondergaan en na hun overlijden neuropathologisch waren onderzocht. Hierdoor kon het team de AI-voorspellingen rechtstreeks vergelijken met de daadwerkelijke ziektelast die in het hersenweefsel werd aangetroffen. De classificator behaalde een algehele diagnostische nauwkeurigheid van 92,3 procent en vertoonde een sterke overeenstemming met zowel klinische diagnoses als postmortale bevindingen.
Detectie van gemengde pathologie
Een van de meest opvallende bevindingen was het vermogen van het model om gemengde neurodegeneratieve pathologie te identificeren, een veelvoorkomend maar klinisch uitdagend fenomeen. Het systeem detecteerde bijvoorbeeld biologische veranderingen die verband houden met de ziekte van Alzheimer bij sommige patiënten bij wie tijdens hun leven in eerste instantie de ziekte van Parkinson was vastgesteld, maar die later dementie ontwikkelden. Het presteerde ook goed in gevallen waarin de diagnose onzeker was, waaronder personen met milde cognitieve stoornissen en dubbelzinnige neurologische symptomen.
Onderzoekers ontdekten dat de voorspellingen van de ziekte van Alzheimer nauw aansloten bij de werkelijke omvang van de amyloïde plaques die tijdens de autopsie werden waargenomen, wat suggereert dat de test onderliggende ziekteprocessen vastlegt nog voordat een definitieve klinische diagnose is gesteld.
Routinematig klinisch gebruik
Hoewel de bloedtest nog niet klaar is voor routinematig klinisch gebruik, zijn onderzoekers van mening dat deze uiteindelijk een belangrijke rol zou kunnen spelen in zowel onderzoek als patiëntenzorg. Er zijn aanvullende studies met grotere en meer diverse populaties nodig om de bevindingen te bevestigen en het vermogen van het model om de ziekteprogressie in de loop van de tijd te voorspellen te evalueren.
Indien gevalideerd, zou de technologie artsen kunnen helpen bepalen welke patiënten moeten worden doorverwezen naar een specialist, aanvullende diagnostische tests nodig hebben of een gerichte behandeling moeten ondergaan. Het zou ook kunnen helpen bij het werven van geschikte deelnemers voor klinische proeven gericht op specifieke neurodegeneratieve processen.
Naarmate bloedgebaseerde diagnostiek zich verder ontwikkelt, kunnen hulpmiddelen zoals deze AI-gestuurde classificator helpen de dementiezorg te verschuiven naar een vroegere, nauwkeurigere en meer gepersonaliseerde diagnose, een belangrijke stap nu gezondheidszorgstelsels zich voorbereiden op een groeiende wereldwijde last van neurodegeneratieve aandoeningen.
Oplossing van de Mayo Clinic
Vorig jaar toonde onderzoek van de Mayo Clinic aan dat een andere nieuwe bloedtest de aanwezigheid van Alzheimer bij mensen met cognitieve stoornissen met een nauwkeurigheid van 95% kan detecteren in een poliklinische setting. De bevindingen zijn gepubliceerd in Alzheimer's & Dementia en benadrukken de opkomst van innovatieve diagnostiek in de ouderenzorg.
Die specifieke bloedtest meet de aanwezigheid van twee biomarkers in bloedplasma: Aβ42/40 en p-tau217. Dit zijn eiwitten die geassocieerd worden met de karakteristieke amyloïde plaques bij de ziekte van Alzheimer. De p-tau217-biomarker bleek in dit onderzoek bijzonder betrouwbaar: verhoogde concentraties van deze biomarker werden aangetroffen bij 95% van de patiënten met Alzheimer-gerelateerde geheugenproblemen.
De test werd afgenomen bij meer dan 500 patiënten in de Mayo Clinic Florida Memory Clinic, in de leeftijd van 32 tot 89 jaar. De deelnemers hadden verschillende vormen van geheugenstoornissen, waaronder typische en atypische Alzheimer, Lewy-body-dementie en vasculaire dementie. In 56% van de gevallen werd Alzheimer geïdentificeerd als de belangrijkste oorzaak van de symptomen.
