Ar mākslīgo intelektu saistītās šķidrās biopsijas sola agrīnu vēža atklāšanu

Ar mākslīgo intelektu saistītās šķidrās biopsijas sola agrīnu vēža atklāšanu

Izredzes diagnosticēt vēzi, izmantojot nesāpīgas metodes, piemēram, vienkāršu ar AI darbinātu asins vai urīna testu, kas atklāj sīkas daļiņas, ko sauc par eksosomām, kļūst arvien reālākas. Zinātnieki uzskata, ka šī pieeja kādu dienu varētu nodrošināt ātru un vienkāršu vēža biomarķieru identificēšanu.

Šis revolucionārais ieskats seko plašam literatūras pārskatam un sniedz visaptverošu un interpretējošu kopsavilkumu un analīzi par publicētajiem pētījumiem par šo tēmu.

Šārdžas universitātes farmaceitiskās ķīmijas profesora Mohammada Harba Semrīna vadītā pārskata rezultāti tika publicēti starptautiskajā žurnālā.Clinica Chimica Acta. Tajā tika novērtēti vairāk nekā 100 pētījumu rezultāti un apkopoti četri galvenie konteksti, kas sniedza interpretāciju, analīzi un ekspertu ieskatu.

Pārskatā, kurā apkopoti pētījumi, kas publicēti no 2018. līdz 2025. gadam, galvenā uzmanība pievērsta eksosomām - maziem maisiņiem, ko izdala gandrīz katra ķermeņa šūna un kas darbojas kā kurjeri, pārnēsājot molekulāros ziņojumus no vienas šūnas uz otru. Vēža gadījumā šie mikroskopiskie vēstneši krasi mainās: tie tiek piekrauti ar olbaltumvielām, ģenētisko materiālu, lipīdiem un metabolītiem, kas atspoguļo to, kas notiek audzējā.

"Atšifrējot šo eksosomu molekulāro" kravu, izmantojot multi-omikas pieeju, apvienojot proteomiku, transkriptomiku, metabolomiku un lipidomiku, mēs varam izveidot detalizētu karti par to, kā vēzis sazinās, aug un izvairās no ārstēšanas," skaidroja prof. Semrēns. "Tas dod pētniekiem jaunu iespēju atklāt precīzus, uzticamus biomarķierus, kas var atklāt vēzi agrāk, paredzēt, cik agresīvs tas var kļūt, un uzraudzīt, kā pacienti reaģē uz terapiju."

Eksosomas ir sīkas daļiņas, ko izdala cilvēka šūnas, kas brīvi cirkulē ķermeņa šķidrumos. Tā kā tiem ir vēža šūnu molekulārie paraksti, parastā asins vai urīna analīze kādu dienu varētu nodrošināt agrīnu, neinvazīvu metodi vēža noteikšanai.

Pašreizējie mākslīgā intelekta (AI) sasniegumi paātrina šo progresu, skenējot milzīgu daudzumu molekulāro datu kopu, lai atklātu cilvēka acij neredzamus modeļus, veicinot ātrāku un precīzāku uzticamu vēža biomarķieru identificēšanu.

Profesors Semrīns šo pieeju raksturo kā “spēcīgu”, jo “eksosomas var iegūt no vienkāršiem ķermeņa šķidrumiem, piemēram, asinīm vai urīna, kas nozīmē, ka kādu dienu vēzi varētu atklāt, izmantojot neinvazīvu šķidruma biopsiju, nevis sāpīgus audu paraugus”.

Autori uzsver, ka eksosomas nebūt nav pasīvi apkārtējie, bet ietekmē audzēja izplatīšanos, imūno izvairīšanos un rezistenci pret zālēm, padarot tās gan par vēstnešiem, gan par manipulatoriem vēža procesā.

Rakstā ir uzsvērts, kā multi-omikas datu apvienošana ar mākslīgo intelektu var izjaukt šo pūslīšu milzīgo sarežģītību, lai identificētu klīniski nozīmīgus signālus. Šī integrācija tuvina zinātniekus personalizētai un paredzamai vēža diagnostikai, kur regulāra asins analīze var atklāt agrākās slimības pazīmes un pieņemt lēmumus par ārstēšanu ar nepieredzētu precizitāti.

Tā kā vēzis joprojām ir galvenais nāves cēlonis visā pasaulē, pētījums izceļ ar AI veiktu asins vai urīna analīžu potenciālu, lai ātri un viegli atklātu slimību — pirms simptomu parādīšanās un vēža šūnu izplatīšanās — ļaujot agrīni iejaukties un uzlabot ārstēšanas rezultātus.

Saskaņā ar Starptautiskās vēža izpētes aģentūras (IARC) datiem 2022. gadā bija aptuveni 20 miljoni jaunu vēža gadījumu un gandrīz 10 miljoni nāves gadījumu. Apmēram 53,5 miljoni cilvēku dzīvoja piecu gadu laikā pēc vēža diagnozes noteikšanas. Statistiski aptuveni katrs piektais cilvēks dzīves laikā saslimst ar vēzi, savukārt aptuveni viens no devītajiem vīriešiem un viena no 12 sievietēm no šīs slimības mirst.

Eksosomas pārraida vēža šūnu čukstus – mēs mācāmies klausīties. Atšifrējot eksosomas, mēs varam atklāt vēzi agrāk un ārstēt to saprātīgāk.

Mūsu mērķis ir pārvērst vienkāršu asins analīzi par spēcīgu diagnostikas rīku. Šie nanovēstneši sniedz mums reāllaika priekšstatu par to, kas notiek audzēju iekšienē. To, kas kādreiz bija nepieciešama operācija, drīz var izdarīt ar asins pilienu.

Fatima Maher Al-Daffaie, pētījuma vadošā autore, Šārdžas Universitātes Farmācijas koledžas doktora grāda kandidāte zāļu izstrādē un pētniecībā

Jautāts par pētījuma praktisko ietekmi, prof Semreen teica, ka atklājumi varētu mainīt veidu, kā vēzis tiek atklāts un ārstēts nākotnē. "Vissteidzamākais pielietojums ir šķidro biopsiju izstrāde - vienkāršas asins vai urīna analīzes, kas analizē eksosomas, lai atklātu agrīnas stadijas vēzi, uzraudzītu reakciju uz ārstēšanu un pat prognozētu recidīvu pirms simptomu parādīšanās."

Viņš piebilda: "Tā kā eksosomām ir tādi paši molekulārie pirkstu nospiedumi kā to vecāku audzēju šūnām, tie nodrošina reāllaika, neinvazīvu momentuzņēmumu par to, kas notiek ķermeņa iekšienē. Tas varētu ļaut ārstiem pāriet no tradicionālajām audu biopsijām uz drošākiem, ātrākiem un vairāk atkārtojamiem testiem, kas laika gaitā izseko slimības."

Otra daudzsološa pieeja ir eksosomu kā dabisko zāļu piegādes līdzekļu izmantošana. "Šīs nanomēroga pūslīši var tikt konstruēti tā, lai tie piegādātu vēža zāles, RNS molekulas vai pat gēnu rediģēšanas rīkus tieši audzēja šūnās. To dabiskā saderība ar cilvēka ķermeni nozīmē, ka tās var nodrošināt ārstēšanu tieši tur, kur tās ir vajadzīgas, samazinot blakusparādības un palielinot efektivitāti."

Ahmads Abuhelva, Šārdžas Universitātes klīniskās farmakoloģijas un farmakometrijas asociētais profesors un līdzautors, atzīmēja:
"Eksosomas sniedz spilgtu vēža uzvedības momentuzņēmumu. Analizējot to molekulāros parakstus, mēs varam personalizēt ārstēšanu un uzraudzīt, kā katra pacienta audzējs laika gaitā attīstās."

Viņš turpināja: "Tas, kas padara šo pētījumu tik aizraujošu, ir tā potenciāls revolucionizēt diagnostiku. Integrējot multi-omikas datus un mākslīgo intelektu, mēs varam interpretēt vēža bioloģijas milzīgo sarežģītību tādā veidā, kas ir klīniski īstenojams. Tas ir solis ceļā uz to, lai precīzā onkoloģija būtu ne tikai koncepcija, bet arī ikdienas medicīniskās aprūpes realitāte."

Uz jautājumu, vai pētījums ir piesaistījis nozares vai veselības aprūpes iestāžu interesi, autori teica, ka vēl nav notikusi oficiāla sadarbība, lai gan šī joma piesaista ievērojamu uzmanību visā pasaulē. Uz eksosomām balstīta diagnostika un šķidrās biopsijas tehnoloģijas ir vienas no visstraujāk augošajām precīzās medicīnas jomām, kas piesaista lielas investīcijas no biotehnoloģiju un farmācijas uzņēmumiem.

"Tā kā mūsu darbs turpinās apvienot zinātnisko pētniecību un klīnisko pielietojumu, mēs sagaidām, ka veidosies jaunas partnerattiecības, īpaši ar uzņēmumiem un pētniecības institūtiem, kas ir ieinteresēti izstrādāt nākamās paaudzes vēža diagnostiku un personalizētus uzraudzības rīkus," sacīja prof. Semrēns.

Avoti: