AI padedamos skystos biopsijos žada ankstyvą vėžio aptikimą

AI padedamos skystos biopsijos žada ankstyvą vėžio aptikimą

Galimybė diagnozuoti vėžį naudojant neskausmingus metodus, tokius kaip paprastas AI varomas kraujo ar šlapimo tyrimas, aptinkantis mažas daleles, vadinamas egzosomomis, tampa vis realesnis. Mokslininkai mano, kad šis metodas vieną dieną galėtų padėti greitai ir paprastai nustatyti vėžio biomarkerius.

Ši novatoriška įžvalga pateikiama po išsamios literatūros apžvalgos ir pateikia išsamią ir aiškinamąją paskelbtų tyrimų šia tema santrauką ir analizę.

Peržiūros, kuriai vadovavo Šardžos universiteto farmacinės chemijos profesorius Mohammadas Harbas Semreenas, rezultatai buvo paskelbti tarptautiniame žurnale.Clinica Chimica Acta. Jame buvo įvertinti daugiau nei 100 tyrimų rezultatai ir apibendrinti keturi pagrindiniai kontekstai, kurie suteikė aiškinimo, analizės ir ekspertų įžvalgų.

Apžvalgoje, apibendrinančioje 2018–2025 m. paskelbtus tyrimus, pagrindinis dėmesys skiriamas egzosomoms – mažiems maišeliams, kuriuos išskiria beveik kiekviena kūno ląstelė, kurie veikia kaip kurjeriai, pernešantys molekulinius pranešimus iš vienos ląstelės į kitą. Sergant vėžiu, šie mikroskopiniai pasiuntiniai labai pasikeičia: jie prisipildo baltymų, genetinės medžiagos, lipidų ir metabolitų, atspindinčių tai, kas vyksta auglyje.

„Iššifruodami šių egzosomų molekulinį „krovinį“ taikydami daugiafunkcinį metodą – derindami proteomiką, transkriptomiką, metabolomiką ir lipidomiką – galime sukurti išsamų žemėlapį, kaip vėžys bendrauja, auga ir išvengia gydymo“, – aiškino prof. Semreen. „Tai suteikia tyrėjams naują galimybę atrasti tikslius, patikimus biomarkerius, kurie gali anksčiau aptikti vėžį, numatyti, koks jis gali tapti agresyvus, ir stebėti, kaip pacientai reaguoja į gydymą.

Egzosomos yra mažos dalelės, kurias išskiria žmogaus ląstelės, kurios laisvai cirkuliuoja kūno skysčiuose. Kadangi jie turi molekulinius vėžio ląstelių parašus, įprastinis kraujo ar šlapimo tyrimas vieną dieną galėtų būti ankstyvas, neinvazinis vėžio nustatymo metodas.

Dabartinė dirbtinio intelekto (DI) pažanga pagreitina šią pažangą, nes nuskaito didžiulius kiekius molekulinių duomenų rinkinių, kad atskleistų žmogaus akiai nematomus modelius, o tai prisideda prie greitesnio ir tikslesnio patikimų vėžio biomarkerių identifikavimo.

Prof. Semreenas apibūdina šį metodą kaip „galingą“, nes „egzosomas galima gauti iš paprastų kūno skysčių, tokių kaip kraujas ar šlapimas, o tai reiškia, kad vieną dieną vėžys gali būti aptiktas naudojant neinvazinę skysčio biopsiją, o ne skausmingus audinių mėginius“.

Autoriai pabrėžia, kad egzosomos toli gražu nėra pasyvūs stebėtojai, o daro įtaką naviko plitimui, imuninės sistemos vengimui ir atsparumui vaistams, todėl jos yra vėžio proceso pasiuntiniai ir manipuliatoriai.

Straipsnyje pabrėžiama, kaip kelių omikos duomenų derinimas su dirbtiniu intelektu gali atskleisti didžiulį šių pūslelių sudėtingumą, kad būtų galima nustatyti kliniškai reikšmingus signalus. Ši integracija priartina mokslininkus prie individualizuotos ir nuspėjamosios vėžio diagnostikos, kai įprastas kraujo tyrimas gali atskleisti ankstyviausius ligos požymius ir precedento neturinčiu tikslumu priimti gydymo sprendimus.

Kadangi vėžys išlieka pagrindine mirties priežastimi visame pasaulyje, tyrime pabrėžiamas AI atliekamų kraujo ar šlapimo tyrimų potencialas greitai ir lengvai aptikti ligą – prieš pasireiškiant simptomams ir dar neišplintant vėžio ląstelėms – tai leidžia anksti įsikišti ir pagerinti gydymo rezultatus.

Tarptautinės vėžio tyrimų agentūros (IARC) duomenimis, 2022 m. buvo apie 20 milijonų naujų vėžio atvejų ir beveik 10 milijonų mirčių. Per penkerius metus nuo vėžio diagnozės gyveno apie 53,5 milijono žmonių. Statistiškai maždaug kas penktas žmogus per savo gyvenimą susirgs vėžiu, o nuo šios ligos mirs maždaug vienas iš 9 vyrų ir viena iš 12 moterų.

Egzosomos perduoda vėžinių ląstelių šnabždesius – mokomės klausytis. Iškoduodami egzosomas, vėžį galime aptikti anksčiau ir protingiau jį gydyti.

Mūsų tikslas – paprastą kraujo tyrimą paversti galinga diagnostikos priemone. Šie nanomessengeriai suteikia mums realaus laiko vaizdą apie tai, kas vyksta auglių viduje. Tai, ką kažkada prireikė operacijos, netrukus bus atlikta su kraujo lašeliu.

Fatima Maher Al-Daffaie, pagrindinė tyrimo autorė, Šardžos universiteto Farmacijos koledžo vaistų dizaino ir tyrimų doktorantė.

Paklaustas apie praktines tyrimo pasekmes, profesorius Semreenas sakė, kad išvados gali pakeisti vėžio aptikimo ir gydymo būdą ateityje. "Skubiausias pritaikymas yra skystų biopsijų kūrimas - paprasti kraujo ar šlapimo tyrimai, kuriais analizuojamos egzosomos, siekiant nustatyti ankstyvos stadijos vėžį, stebėti atsaką į gydymą ir netgi numatyti atkrytį prieš atsirandant simptomams."

Jis pridūrė: "Kadangi egzosomos turi tuos pačius molekulinius pirštų atspaudus kaip ir jų pirminės naviko ląstelės, jos suteikia realiu laiku neinvazinį momentinį vaizdą apie tai, kas vyksta kūno viduje. Tai leistų gydytojams pereiti nuo tradicinių audinių biopsijų prie saugesnių, greitesnių ir labiau pakartojamų tyrimų, kurie laikui bėgant seka ligas."

Antrasis perspektyvus metodas yra eksosomų, kaip natūralių vaistų tiekimo priemonių, naudojimas. "Šios nanoskalės pūslelės gali būti sukurtos taip, kad būtų tiekiami vaistai nuo vėžio, RNR molekulės ar net genų redagavimo įrankiai tiesiai į naviko ląsteles. Jų natūralus suderinamumas su žmogaus kūnu reiškia, kad jos gali pristatyti gydymą būtent ten, kur jų reikia, sumažinant šalutinį poveikį ir padidinant veiksmingumą."

Ahmadas Abuhelwa, Šardžos universiteto klinikinės farmakologijos ir farmakometrijos docentas ir bendraautorius, pažymėjo:
"Egzosomos suteikia ryškų vėžio elgesio vaizdą. Analizuodami jų molekulinius parašus galime individualizuoti gydymą ir stebėti, kaip laikui bėgant vystosi kiekvieno paciento navikas."

Jis tęsė: "Šis tyrimas toks įdomus yra jo potencialas pakeisti diagnostiką. Integruodami daugiafunkcinius duomenis ir dirbtinį intelektą, galime interpretuoti didžiulį vėžio biologijos sudėtingumą kliniškai pritaikytu būdu. Tai žingsnis link tikslios onkologijos ne tik koncepcijos, bet ir įprastos medicininės priežiūros realybės."

Paklausti, ar tyrimai sulaukė pramonės ar sveikatos priežiūros institucijų susidomėjimo, autoriai teigė, kad dar nebuvo oficialaus bendradarbiavimo, nors ši sritis sulaukė didelio dėmesio visame pasaulyje. Egzosomų pagrindu atliekamos diagnostikos ir skystųjų biopsijų technologijos yra vienos sparčiausiai augančių tiksliosios medicinos sričių, pritraukiančios dideles biotechnologijų ir farmacijos įmonių investicijas.

„Kadangi mūsų darbas ir toliau siejasi su moksliniais tyrimais ir klinikiniais pritaikymais, tikimės, kad užmegs naujas partnerystes, ypač su įmonėmis ir tyrimų institutais, kurie domisi naujos kartos vėžio diagnostikos ir personalizuotų stebėjimo priemonių kūrimu“, – sakė prof. Semreen.

Šaltiniai: