Tekuće biopsije potpomognute umjetnom inteligencijom obećavaju rano otkrivanje raka

Tekuće biopsije potpomognute umjetnom inteligencijom obećavaju rano otkrivanje raka

Izgledi za dijagnosticiranje raka bezbolnim metodama – poput jednostavnog testa krvi ili urina pomoću umjetne inteligencije koji detektira sićušne čestice zvane egzosomi – postaju sve realističniji. Znanstvenici vjeruju da bi ovaj pristup jednog dana mogao omogućiti brzu i jednostavnu identifikaciju biomarkera raka.

Ovaj revolucionarni uvid slijedi nakon opsežnog narativnog pregleda literature i pruža opsežan i interpretativan sažetak i analizu objavljenih istraživanja o ovoj temi.

Rezultati pregleda, koji je vodio Mohammad Harb Semreen, profesor farmaceutske kemije na Sveučilištu u Sharjahu, objavljeni su u međunarodnom časopisuClinica Chimica Acta. Ocijenio je rezultate više od 100 studija i sažeo četiri ključna konteksta koji su pružili tumačenje, analizu i stručni uvid.

Recenzija, koja sažima istraživanja objavljena između 2018. i 2025., usredotočuje se na egzosome - sićušne vrećice koje oslobađa gotovo svaka stanica u tijelu koje djeluju kao kuriri, prenoseći molekularne poruke od jedne do druge stanice. Kod raka se ti mikroskopski glasnici dramatično mijenjaju: postaju puni proteina, genetskog materijala, lipida i metabolita koji odražavaju ono što se događa u tumoru.

"Dešifriranjem molekularnog 'tereta' ovih egzosoma kroz multi-omički pristup - kombinirajući proteomiku, transkriptomiku, metabolomiku i lipidomiku - možemo stvoriti detaljnu kartu o tome kako rak komunicira, raste i izbjegava liječenje", objasnio je prof. Semreen. "Ovo daje istraživačima novu priliku da otkriju precizne, pouzdane biomarkere koji mogu ranije otkriti rak, predvidjeti koliko bi mogao postati agresivan i pratiti kako pacijenti reagiraju na terapiju."

Egzosomi su sićušne čestice koje oslobađaju ljudske stanice i koje slobodno cirkuliraju u tjelesnim tekućinama. Budući da nose molekularne potpise stanica raka, rutinski test krvi ili urina mogao bi jednog dana pružiti ranu, neinvazivnu metodu za otkrivanje raka.

Trenutačni napredak u umjetnoj inteligenciji (AI) ubrzava ovaj napredak skeniranjem golemih količina skupova molekularnih podataka kako bi se otkrili uzorci nevidljivi ljudskom oku, pridonoseći bržoj i preciznijoj identifikaciji pouzdanih biomarkera raka.

Profesorica Semreen opisuje ovaj pristup kao "moćan" jer se "egzosomi mogu dobiti iz jednostavnih tjelesnih tekućina kao što su krv ili urin, što znači da bi se rak jednog dana mogao otkriti putem neinvazivne tekuće biopsije, a ne kroz bolne uzorke tkiva."

Autori naglašavaju da daleko od toga da su samo pasivni promatrači, egzosomi utječu na širenje tumora, imunološku evaziju i otpornost na lijekove, čineći ih i glasnicima i manipulatorima u procesu raka.

Članak naglašava kako kombiniranje multi-omics podataka s umjetnom inteligencijom može razotkriti ogromnu složenost ovih vezikula kako bi se identificirali klinički značajni signali. Ova integracija približava znanstvenike personaliziranoj i prediktivnoj dijagnostici raka – gdje bi rutinski test krvi mogao otkriti najranije znakove bolesti i voditi odluke o liječenju s neviđenom preciznošću.

Budući da je rak i dalje vodeći uzrok smrti u cijelom svijetu, studija naglašava potencijal testova krvi ili urina koje pokreće umjetna inteligencija za brzo i jednostavno otkrivanje bolesti – prije nego što se pojave simptomi i šire stanice raka – što omogućuje ranu intervenciju i poboljšava ishode liječenja.

Prema Međunarodnoj agenciji za istraživanje raka (IARC), bilo je oko 20 milijuna novih slučajeva raka i gotovo 10 milijuna smrtnih slučajeva u 2022. Oko 53,5 milijuna ljudi živjelo je unutar pet godina od dijagnoze raka. Statistički gledano, otprilike jedan od pet ljudi će tijekom života razviti rak, dok će oko jedan od devet muškaraca i jedna od 12 žena umrijeti od te bolesti.

Egzosomi prenose šapat stanica raka – učimo slušati. Dekodiranjem egzosoma možemo ranije otkriti rak i liječiti ga inteligentnije.

Naš je cilj jednostavnu pretragu krvi pretvoriti u moćan dijagnostički alat. Ovi nanomessengeri nam daju pogled u stvarnom vremenu na ono što se događa unutar tumora. Ono što je nekad zahtijevalo operaciju, uskoro se može učiniti s jednom kapi krvi.”

Fatima Maher Al-Daffaie, glavna autorica studije, doktorantica dizajna i istraživanja lijekova, Farmaceutski fakultet Sveučilišta u Sharjahu

Na pitanje o praktičnim implikacijama istraživanja, profesor Semreen je rekao da bi otkrića mogla promijeniti način na koji se rak otkriva i liječi u budućnosti. "Najneposrednija primjena je razvoj tekućih biopsija - jednostavnih testova krvi ili urina koji analiziraju egzosome za otkrivanje raka u ranom stadiju, praćenje odgovora na liječenje i čak predviđanje recidiva prije pojave simptoma."

Dodao je: "Budući da egzosomi nose iste molekularne otiske prstiju kao i njihove roditeljske tumorske stanice, oni daju neinvazivnu snimku onoga što se događa unutar tijela u stvarnom vremenu. To bi liječnicima moglo omogućiti prijelaz s tradicionalnih biopsija tkiva na sigurnije, brže i ponovljivije testove koji prate bolesti tijekom vremena."

Drugi obećavajući pristup leži u korištenju egzosoma kao prirodnih prijenosnika lijekova. "Ove nanomjerne vezikule mogu se projektirati za isporuku lijekova protiv raka, molekula RNA ili čak alata za uređivanje gena izravno u tumorske stanice. Njihova prirodna kompatibilnost s ljudskim tijelom znači da mogu isporučiti tretmane točno tamo gdje su potrebni, smanjujući nuspojave i povećavajući učinkovitost."

Ahmad Abuhelwa, izvanredni profesor kliničke farmakologije i farmakometrije na Sveučilištu u Sharjahu i koautor, primijetio je:
"Egzosomi daju živopisnu sliku ponašanja raka. Analizirajući njihove molekularne potpise, možemo personalizirati liječenje i pratiti kako se tumor svakog pacijenta razvija tijekom vremena."

Nastavio je: "Ono što ovo istraživanje čini tako uzbudljivim je njegov potencijal da revolucionarizira dijagnostiku. Integriranjem multi-omics podataka i umjetne inteligencije, možemo protumačiti ogromnu složenost biologije raka na način koji je klinički izvediv. Ovo je korak prema tome da precizna onkologija ne postane samo koncept, već stvarnost u rutinskoj medicinskoj skrbi."

Na pitanje je li istraživanje privuklo interes industrije ili zdravstvenih ustanova, autori su rekli da još nije bilo formalne suradnje, iako je to područje privlačilo značajnu pozornost u cijelom svijetu. Dijagnostika temeljena na egzosomima i tehnologije tekuće biopsije među najbrže su rastućim područjima precizne medicine, privlačeći velika ulaganja biotehnoloških i farmaceutskih tvrtki.

“Kako naš rad nastavlja premošćivati ​​znanstvena istraživanja i kliničke primjene, očekujemo stvaranje novih partnerstava – posebno s tvrtkama i istraživačkim institutima zainteresiranim za razvoj sljedeće generacije dijagnostike raka i personaliziranih alata za praćenje,” rekao je prof. Semreen.

Izvori: