Κινέζοι ερευνητές σχεδιάζουν τη δημιουργία «ψηφιακού νεφρού»

Ερευνητές του Πανεπιστημίου Πεκίνου έχουν ξεκινήσει το «Εγχειρίδιο Εικόνας Νεφρού» για να αναπτύξουν έναν «ψηφιακό νεφρό» – έναν πλήρη ψηφιακό χάρτη του οργάνου – χρησιμοποιώντας τεχνολογία πολυδιάστατης απεικόνισης και αλγόριθμους τεχνητής νοημοσύνης. Αυτός ο «ψηφιακός νεφρός» θα ενισχύσει την απεικόνιση των μηχανισμών των νεφρικών παθήσεων, ανοίγοντας τον δρόμο για πιο ακριβείς διαγνώσεις, την ανάπτυξη νέων φαρμάκων και στοχευμένων θεραπειών.

Η απουσία εμφανών κλινικών εκδηλώσεων και η έλλειψη κλινικά επικυρωμένων διαγνωστικών βιοδεικτών συχνά οδηγούν σε καθυστερημένη διάγνωση της χρόνιας νεφρικής νόσου (ΧΝΝ), με τις περισσότερες περιπτώσεις να παραμένουν αδιάγνωστες μέχρι να παρουσιαστεί σημαντική νεφρική βλάβη. Η κλινική παρουσίαση συνήθως συμβαδίζει με την πρόοδο της νόσου σε προχωρημένο στάδιο, υπογραμμίζοντας τα κρίσιμα κενά στις δυνατότητες διάγνωσης σε πρώιμο στάδιο.

Για την αντιμετώπιση αυτών των διαγνωστικών προκλήσεων, το Εθνικό Κέντρο Βιοϊατρικής Απεικόνισης (NBIC) και το Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο Πεκίνου ανέλαβαν την πρωτοβουλία εικόνας νεφρού, αναπτύσσοντας τον «ψηφιακό νεφρό» μέσω της ενσωμάτωσης πολυδιάστατων τεχνικών πλαισίων. Αυτή η πλατφόρμα επιτρέπει την απεικόνιση σε πολλαπλές κλίμακες της νεφρικής αρχιτεκτονικής – από τη μοριακή δυναμική και τις κυτταρικές αλληλεπιδράσεις έως τη συστημική λειτουργία του οργάνου – δημιουργώντας έτσι ένα υπολογιστικό πρότυπο για την ακριβή νεφρολογία.

Ο «ψηφιακός νεφρός» θα ενσωματώσει πολυδιάστατη απεικόνιση για να χαρτογραφήσει τη δομή και τη δυναμική εξέλιξη ενός πραγματικού νεφρού. Τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά του «ψηφιακού νεφρού» είναι η δυναμική προσομοίωση, η πανοραμική απεικόνιση και η πολυδιάστατη ορατότητα. Ο «ψηφιακός νεφρός» μπορεί να θεωρηθεί ως ένα «διαφανές όργανο» που εμφανίζεται στην ψηφιακή απεικόνιση, ικανό να ξεπεράσει τους περιορισμούς της χωρικής ανάλυσης και των διαστάσεων της πληροφορίας στις παραδοσιακές παθολογικές εξετάσεις. Επιτρέπει την ανατομία του νεφρού στρώμα-στρώμα, προσομοιώνοντας τη φυσιολογική λειτουργία και εντοπίζοντας τα συμπτώματα νεφρικής νόσου με ακρίβεια.

Σε κλινικό επίπεδο, ο «ψηφιακός νεφρός» μπορεί να βοηθήσει στον ακριβή εντοπισμό της πηγής της βλάβης και να δημιουργήσει ένα εξατομικευμένο ψηφιακό μοντέλο, ενσωματώνοντας τα κλινικά δεδομένα των ασθενών, δήλωσε ο Γιάνγκ Λι, αντιπρόεδρος του Πανεπιστημιακού Νοσοκομείου Πεκίνου. Αυτό επιτρέπει την επιλογή της βέλτιστης θεραπείας, ενισχύοντας τις δυνατότητες διάγνωσης σε πρώιμο στάδιο και εξατομικευμένης θεραπείας.

Οι ερευνητές αναμένουν ότι θα κατασκευάσουν έναν ψηφιακό νεφρό ζώου μέσα σε τρία χρόνια και έναν ψηφιακό ανθρώπινο νεφρό μέσα σε 10 χρόνια. Σήμερα, έχουν καταφέρει να χαρτογραφήσουν δεδομένα απεικόνισης μέσω πολλών μεθόδων, όπως υπερηχογράφημα, μαγνητική τομογραφία (MRI), αξονική τομογραφία (CT) και παθολογία, και να ενσωματώσουν τα δεδομένα από κάθε μέθοδο. Το έργο εικόνας νεφρού θα παράσχει επίσης σημαντική αναφορά για την ψηφιακή μοντελοποίηση άλλων οργάνων, δήλωσε ο Τσενγκ Χεπίνγκ, διευθυντής του NBIC. Η πρόοδος αυτή δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο περιοδικό National Science Review.

Ο νεφρός, ως βασικό όργανο για τη διατήρηση της ανθρώπινης ομοιόστασης, έχει μια πολύπλοκη δομή και φυσιολογική λειτουργία. Εξαιτίας αυτής της πολυπλοκότητας, είναι επιρρεπής σε βλάβες από μεταβολικές διαταραχές, ανοσολογικές διαταραχές, ισχαιμία και υποξία, λοιμώξεις και τοξίνες, γεγονός που οδηγεί σε ΧΝΝ και οξεία νεφρική ανεπάρκεια. Σύμφωνα με την 20η Παγκόσμια Ημέρα Νεφρού, η οποία γιορτάζεται στις 13 Μαρτίου φέτος, το θέμα είναι: «Τα νεφρά σας είναι καλά; Ανιχνεύστε νωρίς, προστατεύστε την υγεία των νεφρών».

Η Κίνα έχει σήμερα πάνω από 120 εκατομμύρια ασθενείς με χρόνια νεφρική νόσο, με υψηλότερους παράγοντες κινδύνου στους ηλικιωμένους άνω των 65 ετών.