Une nouvelle banque de cerveaux virtuelle couvrant cinq centres médicaux universitaires de Chicago et dirigée par l’Université de l’Illinois à Chicago créera une nouvelle ressource puissante pour les soins cliniques et la recherche sur l’épilepsie, les tumeurs cérébrales et les troubles neurologiques.
Une subvention de 5 millions de dollars des National Institutes of Health créera un réseau de recherche sur les tissus cérébraux à l’UIC, à l’Université Northwestern, à l’Hôpital pour enfants Lurie, à l’Université Rush et à l’Université de Chicago. Les institutions utiliseront une plate-forme de données développée à l’UIC appelée INTUITION qui combine les données tissulaires avec des informations d’imagerie clinique, fonctionnelle, génétique et 3D pour aider les cliniciens traitant les patients et aider les chercheurs à mieux comprendre les mécanismes des troubles cérébraux.
L’expansion de la plateforme INTUITION et la normalisation de la collecte et de l’analyse des tissus cérébraux dans les cinq centres médicaux ouvriront encore plus d’opportunités de découverte, a déclaré le Dr Jeffrey Loeb, titulaire de la chaire John S. Garvin en neurologie à l’UIC, professeur et responsable du département de neurologie et de réadaptation à l’UIC. le Collège de médecine et chercheur principal du projet.
« L’objectif est de transformer les mégadonnées en nouveaux traitements et biomarqueurs », a déclaré Loeb, qui est également codirecteur du noyau d’informatique biomédicale au Centre des sciences cliniques et translationnelles. « La plateforme INTUITION est vraiment un moyen de diffuser ce que nous avons fait ici à l’UIC auprès d’une population plus large de chercheurs de la ville de Chicago. »
En 2017, l’UIC a lancé un NeuroRepository pour collecter et préserver les tissus cérébraux prélevés chirurgicalement sur des patients pour traiter l’épilepsie ou prélevés lors de biopsies tumorales. Mais rassembler ces précieux tissus n’est qu’une pièce du puzzle. Pour maximiser le potentiel clinique et de recherche, les informations issues de l’étude du tissu lui-même doivent être combinées avec des images 3D et des mesures électriques de l’activité cérébrale, des dossiers cliniques sur les antécédents et les symptômes des patients et des données sur la génétique et d’autres facteurs cellulaires.
Pour intégrer toutes ces données dans un système unique, les membres de l’équipe NeuroRepository ont créé INTUITION, une plateforme logicielle qui rassemble automatiquement ces types de données disparates et les combine dans des interfaces conviviales pour les cliniciens et les chercheurs. Les neurologues peuvent utiliser la plateforme pour prendre des décisions concernant le traitement chirurgical des patients, et les scientifiques de l’UIC utilisent sa base de données pour mieux comprendre comment les crises surviennent et comment les prévenir.
Dans la recherche traditionnelle, nous choisissons souvent une chose à étudier à la fois : une radiographie ou un dossier médical. Mais la plupart des données que nous utilisons dans la pratique clinique sont multimodales, et toutes ces données sont généralement isolées les unes des autres. Nous avons pensé que si nous développions un logiciel réellement utile aux médecins qui soignent leurs patients, nous disposerions également de données hautement organisées pour la recherche. »
Dr Jeffrey Loeb, titulaire de la chaire John S. Garvin en neurologie à l’UIC
Aujourd’hui, le NeuroRepository contient des échantillons de tissus provenant de plus de 200 patients, ce qui permet aux chercheurs de rechercher des facteurs communs entre les individus qui causent l’épilepsie et pourraient être des cibles pour de nouvelles approches thérapeutiques. L’introduction d’INTUITION dans d’autres centres médicaux augmentera considérablement ce nombre, permettant ainsi des études à plus grande échelle sur une population de patients plus diversifiée, comprenant à la fois des cas adultes et pédiatriques.
Pour garantir la cohérence des données entre les sites, le projet comprendra une formation pédagogique pour coordonner et normaliser les procédures de collecte de tissus et de traitement des données à chaque site. La plateforme INTUITION sera également modifiée pour permettre le partage de données fédérées – ; une méthode informatique grâce à laquelle les chercheurs peuvent interroger en toute sécurité des données anonymisées stockées par différentes institutions tout en protégeant la vie privée des patients.
« Avec une plate-forme fédérée, vous pouvez envoyer une sonde à chacun de ces sites et poser une question sans déplacer de données », a déclaré Loeb. « Si vous souhaitez examiner certains modèles d’imagerie, mesures de résultats ou histologies tissulaires de patients présentant la tranche d’âge et les types de crises suivants, vous pouvez voir ce qui est disponible, vous pouvez exécuter une requête fédérée et obtenir un résultat provenant de cinq sites au lieu de à une. »
La première étape du projet de cinq ans se concentrera sur la collecte de données sur l’épilepsie du lobe temporal, l’établissement d’INTUITION dans les autres sites et la modification de la plateforme pour mieux servir les cliniciens et les chercheurs des cinq centres du réseau. La deuxième phase élargira son utilisation pour étudier les tumeurs cérébrales et apportera de nouvelles améliorations pour faire évoluer la banque de cerveaux virtuelle au-delà de Chicago.
« Vous devez le tester avec plusieurs programmes, avec des adultes et des enfants, et corriger l’interface pour qu’elle fonctionne pour différentes personnes », a déclaré Loeb. « En fin de compte, nous espérons que nous disposerons d’une plate-forme qui sera robuste et pourra être utilisée dans n’importe quel programme de chirurgie de l’épilepsie dans le pays ou dans le monde. »
Le développement d’INTUITION a été soutenu par un financement du Discovery Partners Institute pour créer I-BRAIN, une initiative explorant les opportunités de commercialisation autour des données et de la recherche sur les tissus cérébraux. Parmi les autres chercheurs de l’UIC participant au projet figurent G. Elisabeta Marai, professeur d’informatique ; Dr Anna Serafini, Biswajit Maharathi, Fozia Mir et Dr Ahmad Daher du département de neurologie et de réadaptation ; Dr Francesco Pucci du département de neurochirurgie ; et le Dr Tibor Valyi-Nagy du département de pathologie.