Odhalování stop skrytých nemocí pomocí nanočástic a AI

Odhalování stop skrytých nemocí pomocí nanočástic a AI

Představte si sparťanský stadion se 75 000 fanoušky, všichni mají na sobě zelenobílé dresy – kromě jedné osoby v jednobarevné zelené košili. Bylo by těžké tohoto člověka najít. Tak těžké je pro vědce najít v krvi markery onemocnění – tzv. biomarkery. A místo jednoho stadionu musí výzkumníci hledat informace o 100 000 stadionech.

K vyřešení tohoto problému použil výzkumný tým z Michiganské státní univerzity ve spolupráci s vědci z Augusta University, Karolinska Institute a Stanford University nanomedicínu, umělou inteligenci nebo AI a metodu pro studium příčin a následků.

Jejich cílem bylo najít vzácné biomarkery rakoviny prostaty, která se rozšířila, a stavu zvaného ateroskleróza, který způsobuje ucpání tepen. Výsledky jejich výzkumu byly nedávno zveřejněny vJournal of Chemical Engineering.

Buňky postižené onemocněním vylučují proteiny a další biomolekuly do krevního řečiště. Tyto proteiny poskytují cenná vodítka o pacientově zdraví nebo nemoci a lze je sbírat a studovat. Jakmile budou identifikovány, připraví cestu pro významný pokrok ve vývoji personalizovaných léčebných postupů nebo přesné medicíny. “

Morteza Mahmoudi, docentka, Ústav radiologie a programu precizního zdraví na MSU College of Human Medicine

Jak učinili objev

"Plazma lidské krve obsahuje mnoho různých proteinů a nejvzácnější proteiny jsou ty, které obsahují cenné poznatky o nemocech," vysvětlil Mahmoudi. "Abychom zvětšili informace z méně hojných plazmatických proteinů, zavedli jsme do vzorků plazmy malé částice - nanočástice, které nejsou vidět lidským okem. K analýze výsledků jsme pak použili AI a skutečnou kauzalitu. Takto identifikujeme potenciální biomarkery pro metastatický karcinom prostaty a aterosklerózu."

"Je to poprvé, co byly nanomedicína, proteinová korona, AI a skutečná kauzalita použity společně k identifikaci příčiny onemocnění," dodal. "Jsme nadšeni, protože tento objev má potenciál posunout včasnou detekci a vyvinout cílené terapie pro rakovinu prostaty a aterosklerózu."

Výzkumníci MSU Mohammad Ghassemi, Borzoo Bonakdarpour a Liangliang Sun významně přispěli k tomuto výzkumu, řekl Mahmoudi. Zdroje financování zahrnují American Heart Association, cenu amerického ministerstva obrany pro výzkum rakoviny prostaty Program Physician Research Award, National Cancer Institute a National Science Foundation.

Zdroje: