Течните биопсии с изкуствен интелект са обещаващи за ранно откриване на рак

Течните биопсии с изкуствен интелект са обещаващи за ранно откриване на рак

Перспективата за диагностициране на рак с помощта на безболезнени методи – като прост тест на кръв или урина, задвижван от AI, който открива малки частици, наречени екзозоми – става все по-реалистична. Учените вярват, че този подход може един ден да даде възможност за бързо и лесно идентифициране на раковите биомаркери.

Това новаторско прозрение следва обширен наративен преглед на литературата и предоставя изчерпателно и интерпретативно резюме и анализ на публикувани изследвания по тази тема.

Резултатите от прегледа, ръководен от Мохамад Харб Семрин, професор по фармацевтична химия в университета в Шарджа, бяха публикувани в международното списаниеClinica Chimica Acta. Той оцени резултатите от над 100 проучвания и обобщи четири ключови контекста, които предоставиха интерпретация, анализ и експертна представа.

Прегледът, който обобщава изследванията, публикувани между 2018 г. и 2025 г., се фокусира върху екзозомите - малки торбички, освободени от почти всяка клетка в тялото, които действат като куриери, пренасяйки молекулярни съобщения от една клетка в друга. При рак тези микроскопични пратеници се променят драматично: те се зареждат с протеини, генетичен материал, липиди и метаболити, които отразяват случващото се в тумора.

„Чрез дешифриране на молекулярния „товар“ на тези екзозоми чрез мулти-омичен подход – комбиниране на протеомика, транскриптомика, метаболомика и липидомика – можем да създадем подробна карта за това как раковите заболявания комуникират, растат и избягват лечението“, обясни проф. Semreen. „Това дава на изследователите нова възможност да открият точни, надеждни биомаркери, които могат да открият рака по-рано, да предскажат колко агресивен може да стане и да наблюдават как пациентите реагират на терапията.“

Екзозомите са малки частици, освободени от човешки клетки, които циркулират свободно в телесните течности. Тъй като те носят молекулярни сигнатури на ракови клетки, рутинен тест за кръв или урина може един ден да осигури ранен, неинвазивен метод за откриване на рак.

Текущият напредък в областта на изкуствения интелект (AI) ускорява този напредък чрез сканиране на огромни количества набори от молекулярни данни, за да разкрие модели, невидими за човешкото око, допринасяйки за по-бързо и по-прецизно идентифициране на надеждни ракови биомаркери.

Проф. Semreen описва този подход като „мощен“, защото „екзозомите могат да бъдат получени от прости телесни течности като кръв или урина, което означава, че ракът може един ден да бъде открит чрез неинвазивна течна биопсия, а не чрез болезнени тъканни проби.“

Авторите подчертават, че далеч от това да са пасивни наблюдатели, екзозомите влияят на разпространението на тумора, укриването на имунитета и лекарствената резистентност, което ги прави едновременно пратеници и манипулатори в процеса на рак.

Статията подчертава как комбинирането на мултиомични данни с изкуствен интелект може да разкрие огромната сложност на тези везикули, за да идентифицира клинично значими сигнали. Тази интеграция доближава учените до персонализирана и предсказваща диагностика на рака – при която рутинен кръвен тест може да разкрие най-ранните признаци на заболяване и да насочи решенията за лечение с безпрецедентна прецизност.

Тъй като ракът остава водеща причина за смърт в световен мащаб, проучването подчертава потенциала на базираните на изкуствен интелект тестове за кръв или урина за бързо и лесно откриване на болестта - преди симптомите да се появят и раковите клетки да се разпространят - позволявайки ранна намеса и подобрявайки резултатите от лечението.

Според Международната агенция за изследване на рака (IARC) през 2022 г. е имало около 20 милиона нови случая на рак и почти 10 милиона смъртни случая. Около 53,5 милиона души са живели в рамките на пет години след диагностицирането на рак. Статистически около един на всеки пет души ще развие рак през живота си, докато около един на всеки девет мъже и една на всеки 12 жени ще умрат от болестта.

Екзозомите предават шепота на раковите клетки - научаваме се да слушаме. Чрез декодиране на екзозоми можем да открием рака по-рано и да го лекуваме по-интелигентно.

Нашата цел е да превърнем простия кръвен тест в мощен диагностичен инструмент. Тези наномесенджъри ни дават поглед в реално време какво се случва вътре в туморите. Това, което някога изискваше операция, скоро може да бъде направено с капка кръв.

Фатима Махер Ал-Дафайе, водещ автор на изследването, докторант по дизайн и изследване на лекарства, Фармацевтичен колеж на Университета на Шарджа

На въпрос за практическите последици от изследването, проф. Semreen каза, че откритията могат да променят начина, по който ракът се открива и лекува в бъдеще. „Най-непосредственото приложение е разработването на течни биопсии – прости тестове на кръв или урина, които анализират екзозоми, за да открият рак в ранен стадий, да наблюдават отговора на лечението и дори да предскажат рецидив, преди да се появят симптомите.“

Той добави: „Тъй като екзозомите носят същите молекулярни пръстови отпечатъци като техните родителски туморни клетки, те предоставят неинвазивна моментна снимка в реално време на това, което се случва вътре в тялото. Това може да позволи на лекарите да преминат от традиционните тъканни биопсии към по-безопасни, по-бързи и по-повтарящи се тестове, които проследяват заболяванията във времето.“

Вторият обещаващ подход се крие в използването на екзозоми като естествени средства за доставяне на лекарства. "Тези наномащабни везикули могат да бъдат проектирани да доставят лекарства за рак, РНК молекули или дори инструменти за редактиране на гени директно до туморни клетки. Тяхната естествена съвместимост с човешкото тяло означава, че те могат да доставят лечение точно там, където е необходимо, намалявайки страничните ефекти и повишавайки ефективността."

Ахмад Абухелва, доцент по клинична фармакология и фармакометрия в университета в Шарджа и съавтор, отбеляза:
„Екзозомите предоставят ярък моментен образ на поведението на рака. Анализирайки техните молекулярни сигнатури, можем да персонализираме лечението и да наблюдаваме как туморът на всеки пациент се развива с течение на времето.“

Той продължи: „Това, което прави това изследване толкова вълнуващо, е неговият потенциал да революционизира диагностиката. Чрез интегриране на мултиомични данни и изкуствен интелект можем да интерпретираме огромната сложност на раковата биология по начин, който е клинично приложим. Това е стъпка към превръщането на прецизната онкология не просто в концепция, а в реалност в рутинните медицински грижи.“

На въпрос дали изследването е привлякло интерес от индустрията или здравните институции, авторите казаха, че все още не е имало официално сътрудничество, въпреки че областта привлича значително внимание в световен мащаб. Базираната на екзозома диагностика и технологиите за течна биопсия са сред най-бързо развиващите се области на прецизната медицина, привличайки големи инвестиции от биотехнологични и фармацевтични компании.

„Тъй като нашата работа продължава да свързва научни изследвания и клинични приложения, ние очакваме да се формират нови партньорства – особено с компании и изследователски институти, които се интересуват от разработването на диагностика на рак от следващо поколение и инструменти за персонализирано наблюдение“, каза проф. Semreen.

източници: