A mesterséges intelligencia által támogatott folyékony biopsziák ígéretesek a rák korai felismerésére

A mesterséges intelligencia által támogatott folyékony biopsziák ígéretesek a rák korai felismerésére

Egyre reálisabb a rák diagnosztizálásának lehetősége fájdalommentes módszerekkel – például egyszerű mesterséges intelligenciával működő vér- vagy vizeletvizsgálattal, amely apró részecskéket, úgynevezett exoszómákat észlel. A tudósok úgy vélik, hogy ez a megközelítés egy napon lehetővé teheti a rák biomarkereinek gyors és egyszerű azonosítását.

Ez az úttörő betekintés az irodalom kiterjedt narratív áttekintését követi, és átfogó és értelmező összefoglalást és elemzést nyújt a témában megjelent kutatásokról.

A Mohammad Harb Semreen, a Sharjah-i Egyetem gyógyszerészi kémia professzora által vezetett felülvizsgálat eredményeit a nemzetközi folyóiratban tették közzé.Clinica Chimica Acta. Több mint 100 tanulmány eredményeit értékelte, és négy kulcsfontosságú összefüggést foglalt össze, amelyek értelmezést, elemzést és szakértői betekintést nyújtottak.

A 2018 és 2025 között publikált kutatásokat összefoglaló áttekintés az exoszómákra összpontosít – a test szinte minden sejtje által kibocsátott apró zsákokra, amelyek futárként működnek, és molekuláris üzeneteket szállítanak egyik sejtről a másikra. Rák esetén ezek a mikroszkopikus hírvivők drámaian megváltoznak: megtelnek fehérjékkel, genetikai anyagokkal, lipidekkel és metabolitokkal, amelyek tükrözik a daganatban zajló eseményeket.

„Az exoszómák molekuláris „rakományának” megfejtésével egy multi-omika megközelítéssel – a proteomika, a transzkriptomika, a metabolomika és a lipidomika kombinálásával – részletes térképet készíthetünk arról, hogyan kommunikálnak, hogyan nőnek és elkerülik a kezelést” – magyarázta Prof. Semreen. "Ez új lehetőséget ad a kutatóknak arra, hogy precíz, megbízható biomarkereket fedezzenek fel, amelyek képesek korábban kimutatni a rákot, megjósolni, milyen agresszívvé válhat, és nyomon követhetik, hogy a betegek hogyan reagálnak a terápiára."

Az exoszómák emberi sejtek által kibocsátott apró részecskék, amelyek szabadon keringenek a testnedvekben. Mivel a rákos sejtek molekuláris aláírásait hordozzák, egy rutin vér- vagy vizeletvizsgálat egy napon korai, nem invazív módszert jelenthet a rák kimutatására.

A mesterséges intelligencia (AI) jelenlegi fejlődése felgyorsítja ezt a fejlődést azáltal, hogy hatalmas mennyiségű molekuláris adathalmazt szkennel, hogy az emberi szem számára láthatatlan mintákat tárjon fel, hozzájárulva a megbízható rákbiomarkerek gyorsabb és pontosabb azonosításához.

Prof. Semreen ezt a megközelítést „erősnek” írja le, mivel „exoszómák nyerhetők egyszerű testnedvekből, például vérből vagy vizeletből, ami azt jelenti, hogy a rákot egy napon nem invazív folyadékbiopsziával lehet kimutatni, nem pedig fájdalmas szövetmintákból”.

A szerzők hangsúlyozzák, hogy az exoszómák nem passzív szemlélők, hanem befolyásolják a daganat terjedését, az immunelkerülést és a gyógyszerrezisztenciát, így egyszerre hírvivők és manipulátorok a rákos folyamatban.

A cikk rávilágít arra, hogy a multi-omika adatok mesterséges intelligenciával való kombinálása hogyan képes feloldani ezeknek a vezikuláknak a hatalmas összetettségét a klinikailag jelentős jelek azonosítása érdekében. Ez az integráció közelebb hozza a tudósokat a személyre szabott és prediktív rákdiagnosztikához – ahol egy rutin vérvizsgálat feltárhatja a betegség legkorábbi jeleit, és példátlan pontossággal irányíthatja a kezelési döntéseket.

Mivel a rák továbbra is a vezető halálokok világszerte, a tanulmány rávilágít arra, hogy az MI-vel végzett vér- vagy vizeletvizsgálatok képesek gyorsan és egyszerűen kimutatni a betegséget – a tünetek megjelenése és a rákos sejtek elterjedése előtt –, ami lehetővé teszi a korai beavatkozást és a kezelési eredmények javítását.

A Nemzetközi Rákkutató Ügynökség (IARC) szerint 2022-ben körülbelül 20 millió új rákos megbetegedést és csaknem 10 millió halálesetet regisztráltak. Körülbelül 53,5 millió ember élt a rákdiagnózistól számított öt éven belül. Statisztikai adatok szerint körülbelül minden ötödik emberben alakul ki rák élete során, míg körülbelül minden kilencedik férfi és minden 12. nő belehal a betegségbe.

Az exoszómák a rákos sejtek suttogását közvetítik – megtanulunk hallgatni. Az exoszómák dekódolásával korábban észlelhetjük a rákot, és intelligensebben kezelhetjük azt.

Célunk, hogy egy egyszerű vérvizsgálatot hatékony diagnosztikai eszközzé alakítsunk. Ezek a nanohírnökök valós idejű képet adnak arról, hogy mi történik a daganatokban. Ami egykor műtétet igényelt, hamarosan egy csepp vérrel elvégezhető.”

Fatima Maher Al-Daffaie, a tanulmány vezető szerzője, a Sharjah Egyetem Gyógyszerészeti Főiskola gyógyszertervezési és kutatási doktorjelöltje

Amikor a kutatás gyakorlati vonatkozásairól kérdezték, Semreen professzor azt mondta, hogy az eredmények megváltoztathatják a rák kimutatásának és kezelésének módját a jövőben. "A legközvetlenebb alkalmazás a folyékony biopsziák kifejlesztése – egyszerű vér- vagy vizeletvizsgálatok, amelyek exoszómákat elemeznek a korai stádiumú rák kimutatására, nyomon követik a kezelésre adott választ, és még a tünetek megjelenése előtt megjósolják a visszaesést."

Hozzátette: "Mivel az exoszómák ugyanazokat a molekuláris ujjlenyomatokat hordozzák, mint a szülő tumorsejtjeik, valós idejű, nem invazív pillanatképet adnak arról, hogy mi történik a testben. Ez lehetővé teheti az orvosok számára, hogy a hagyományos szövetbiopsziákról biztonságosabb, gyorsabb és megismételhetőbb vizsgálatokra térjenek át, amelyek nyomon követik a betegségeket idővel."

A másik ígéretes megközelítés az exoszómák természetes gyógyszerszállító hordozóként való használata. "Ezek a nanoméretű vezikulák úgy alakíthatók ki, hogy rákgyógyszereket, RNS-molekulákat vagy akár génszerkesztő eszközöket juttatjanak el közvetlenül a daganatsejtekbe. Természetes kompatibilitásuk az emberi szervezettel azt jelenti, hogy pontosan ott tudják leadni a kezeléseket, ahol szükség van rájuk, csökkentve a mellékhatásokat és növelve a hatékonyságot."

Ahmad Abuhelwa, a Sharjah Egyetem klinikai farmakológiai és farmakometriai docense és társszerzője megjegyezte:
"Az exoszómák élénk pillanatképet adnak a rák viselkedéséről. Molekuláris aláírásaik elemzésével személyre szabhatjuk a kezelést, és nyomon követhetjük, hogyan fejlődik az egyes betegek daganatai az idő múlásával."

Így folytatta: "Ezt a kutatást az teszi olyan izgalmassá, hogy forradalmasíthatja a diagnosztikát. A multi-omika adatok és a mesterséges intelligencia integrálásával a rákbiológia óriási összetettségét klinikailag megvalósítható módon értelmezhetjük. Ez egy lépés afelé, hogy a precíziós onkológiát ne csak fogalommá tegyük, hanem valósággá váljon a rutin orvosi ellátásban."

Arra a kérdésre, hogy a kutatás felkeltette-e az ipar vagy az egészségügyi intézmények érdeklődését, a szerzők azt mondták, még nem volt hivatalos együttműködés, bár a terület világszerte jelentős figyelmet kelt. Az exoszóma alapú diagnosztika és a folyékony biopsziás technológiák a precíziós gyógyászat leggyorsabban növekvő területei közé tartoznak, amelyek jelentős befektetéseket vonzanak a biotechnológiai és gyógyszeripari cégektől.

„Mivel munkánk továbbra is áthidalja a tudományos kutatást és a klinikai alkalmazásokat, új partnerségek kialakulására számítunk – különösen a következő generációs rákdiagnosztika és személyre szabott monitorozási eszközök fejlesztésében érdekelt vállalatokkal és kutatóintézetekkel” – mondta Prof. Semreen.

Források: