Tekoälyavusteiset nestebiopsiat lupaavat syövän varhaista havaitsemista

Tekoälyavusteiset nestebiopsiat lupaavat syövän varhaista havaitsemista

Mahdollisuus diagnosoida syöpä kivuttomilla menetelmillä – kuten yksinkertaisella tekoälyllä toimivalla veri- tai virtsatestillä, joka havaitsee eksosomeiksi kutsuttuja pieniä hiukkasia – on tulossa yhä realistisemmaksi. Tutkijat uskovat, että tämä lähestymistapa voisi jonain päivänä mahdollistaa syövän biomarkkerien nopean ja suoraviivaisen tunnistamisen.

Tämä uraauurtava oivallus seuraa laajaa kirjallisuuskatsausta ja tarjoaa kattavan ja tulkitsevan yhteenvedon ja analyysin aiheesta julkaistuista tutkimuksista.

Sharjahin yliopiston farmaseuttisen kemian professorin Mohammad Harb Semreenin johtaman katsauksen tulokset julkaistiin kansainvälisessä lehdessä.Clinica Chimica Acta. Siinä arvioitiin yli 100 tutkimuksen tuloksia ja tehtiin yhteenveto neljästä keskeisestä kontekstista, jotka tarjosivat tulkinnan, analyysin ja asiantuntijanäkemyksen.

Katsaus, joka tiivisti vuosina 2018–2025 julkaistuista tutkimuksista, keskittyy eksosomeihin - lähes jokaisen kehon solun vapauttamiin pieniin pusseihin, jotka toimivat kuriireina ja kuljettavat molekyyliviestejä solusta toiseen. Syövässä nämä mikroskooppiset sanansaattajat muuttuvat dramaattisesti: ne täyttyvät proteiineista, geneettisestä materiaalista, lipideistä ja metaboliitteista, jotka heijastavat kasvaimessa tapahtuvaa.

"Määrittämällä näiden eksosomien molekyylilastin multiomiikkalähestymistavan avulla – yhdistämällä proteomiikkaa, transkriptomiikkaa, metabolomiikkaa ja lipidomiikkaa - voimme luoda yksityiskohtaisen kartan siitä, kuinka syövät kommunikoivat, kasvavat ja välttyvät hoidosta", selitti prof. Semreen. "Tämä antaa tutkijoille uuden mahdollisuuden löytää tarkkoja, luotettavia biomarkkereita, jotka voivat havaita syövän aikaisemmin, ennustaa, kuinka aggressiivisiksi se voi tulla, ja seurata, kuinka potilaat reagoivat hoitoon."

Eksosomit ovat ihmisen solujen vapauttamia pieniä hiukkasia, jotka kiertävät vapaasti kehon nesteissä. Koska niissä on syöpäsolujen molekyylimerkkejä, rutiiniveri- tai virtsakoe voisi jonain päivänä tarjota varhaisen, ei-invasiivisen menetelmän syövän havaitsemiseksi.

Tekoälyn (AI) nykyiset edistysaskeleet kiihdyttävät tätä kehitystä skannaamalla valtavia määriä molekyylitietosarjoja paljastaakseen ihmissilmälle näkymättömiä kuvioita, mikä edistää luotettavien syövän biomarkkerien nopeampaa ja tarkempaa tunnistamista.

Professori Semreen kuvailee tätä lähestymistapaa "voimakkaaksi", koska "eksosomeja voidaan saada yksinkertaisista ruumiinnesteistä, kuten verestä tai virtsasta, mikä tarkoittaa, että syöpä voitaisiin jonakin päivänä havaita ei-invasiivisen nestebiopsian avulla tuskallisten kudosnäytteiden sijaan."

Kirjoittajat korostavat, että eksosomit eivät suinkaan ole passiivisia sivustakatsoja, vaan ne vaikuttavat kasvaimen leviämiseen, immuunijärjestelmän kiertoon ja lääkeresistenssiin, mikä tekee niistä sekä sanansaattajia että manipuloijia syöpäprosessissa.

Artikkelissa korostetaan, kuinka multiomiikkadatan yhdistäminen tekoälyyn voi purkaa näiden vesikkelien valtavan monimutkaisuuden kliinisesti merkityksellisten signaalien tunnistamiseksi. Tämä integraatio tuo tutkijat lähemmäksi yksilöllistä ja ennakoivaa syöpädiagnostiikkaa – jossa rutiiniverikoe voi paljastaa taudin varhaisimmat merkit ja ohjata hoitopäätöksiä ennennäkemättömän tarkasti.

Koska syöpä on edelleen johtava kuolinsyy maailmanlaajuisesti, tutkimuksessa korostetaan tekoälyyn perustuvien veri- tai virtsatestien mahdollisuuksia havaita tauti nopeasti ja helposti – ennen kuin oireet ilmaantuvat ja syöpäsolut leviävät – mikä mahdollistaa varhaisen puuttumisen ja parantaa hoitotuloksia.

Kansainvälisen syöväntutkimuskeskuksen (IARC) mukaan vuonna 2022 todettiin noin 20 miljoonaa uutta syöpätapausta ja lähes 10 miljoonaa kuolemantapausta. Noin 53,5 miljoonaa ihmistä eli viiden vuoden sisällä syöpädiagnoosista. Tilastollisesti noin joka viides ihminen sairastuu syöpään elämänsä aikana, kun taas noin joka yhdeksäs mies ja yksi 12 naisesta kuolee sairauteen.

Eksosomit välittävät syöpäsolujen kuiskauksia – opimme kuuntelemaan. Dekoodaamalla eksosomeja voimme havaita syövän aikaisemmin ja hoitaa sitä älykkäämmin.

Tavoitteemme on tehdä yksinkertaisesta verikokeesta tehokas diagnostinen työkalu. Nämä nanolähettimet antavat meille reaaliaikaisen kuvan siitä, mitä kasvainten sisällä tapahtuu. Se, mikä aikoinaan vaati leikkausta, voidaan pian tehdä veripisaralla."

Fatima Maher Al-Daffaie, tutkimuksen johtava kirjoittaja, lääkesuunnittelun ja -tutkimuksen tohtori, Sharjah College of Pharmacy

Kysyttäessä tutkimuksen käytännön vaikutuksista, professori Semreen sanoi, että havainnot voivat muuttaa tapaa, jolla syöpää havaitaan ja hoidetaan tulevaisuudessa. "Välittömin sovellus on nestemäisten biopsioiden kehittäminen – yksinkertaiset veri- tai virtsakokeet, jotka analysoivat eksosomeja varhaisen vaiheen syövän havaitsemiseksi, hoitovasteen seuraamiseksi ja jopa uusiutumisen ennustamiseksi ennen oireiden ilmaantumista."

Hän lisäsi: "Koska eksosomeilla on samat molekyylisormenjäljet ​​kuin niiden emäkasvainsoluissa, ne tarjoavat reaaliaikaisen, ei-invasiivisen tilannekuvan siitä, mitä kehossa tapahtuu. Tämä voisi antaa lääkäreille mahdollisuuden siirtyä perinteisistä kudosbiopsioista turvallisempiin, nopeampiin ja toistettavissa oleviin testeihin, jotka seuraavat sairauksia ajan myötä."

Toinen lupaava lähestymistapa on eksosomien käyttö luonnollisina lääkekuljetusvälineinä. "Nämä nanomittakaavan vesikkelit voidaan suunnitella toimittamaan syöpälääkkeitä, RNA-molekyylejä tai jopa geenien muokkaustyökaluja suoraan kasvainsoluihin. Niiden luonnollinen yhteensopivuus ihmiskehon kanssa tarkoittaa, että ne voivat toimittaa hoitoja juuri sinne, missä niitä tarvitaan, mikä vähentää sivuvaikutuksia ja lisää tehokkuutta."

Ahmad Abuhelwa, Sharjahin yliopiston kliinisen farmakologian ja farmakometrian apulaisprofessori ja toinen kirjoittaja, totesi:
"Eksosomit tarjoavat elävän kuvan syövän käyttäytymisestä. Analysoimalla niiden molekyylimerkkejä voimme mukauttaa hoitoa ja seurata kunkin potilaan kasvaimen kehittymistä ajan myötä."

Hän jatkoi: "Tästä tutkimuksesta niin jännittävän tekee sen potentiaali mullistaa diagnostiikkaa. Integroimalla multiomiikkadataa ja tekoälyä voimme tulkita syöpäbiologian valtavaa monimutkaisuutta tavalla, joka on kliinisesti toteutettavissa. Tämä on askel kohti sitä, että tarkkuusonkologia ei ole vain käsite, vaan myös todellisuutta rutiininomaisessa lääketieteellisessä hoidossa."

Kysyttäessä, oliko tutkimus herättänyt kiinnostusta teollisuudessa tai terveydenhuoltolaitoksissa, kirjoittajat sanoivat, että virallista yhteistyötä ei ole vielä tehty, vaikka ala herätti merkittävää huomiota maailmanlaajuisesti. Eksosomiin perustuva diagnostiikka ja nestebiopsiateknologiat ovat tarkkuuslääketieteen nopeimmin kasvavia aloja, jotka houkuttelevat suuria investointeja bioteknologia- ja lääkeyhtiöiltä.

"Kun työmme jatkuu tieteellisen tutkimuksen ja kliinisten sovellusten yhdistämisessä, odotamme uusia kumppanuuksia - erityisesti yritysten ja tutkimuslaitosten kanssa, jotka ovat kiinnostuneita seuraavan sukupolven syöpädiagnostiikan ja henkilökohtaisten seurantatyökalujen kehittämisestä", sanoi prof. Semreen.

Lähteet: