Tekuté biopsie s pomocou AI sú prísľubom včasnej detekcie rakoviny

Tekuté biopsie s pomocou AI sú prísľubom včasnej detekcie rakoviny

Vyhliadka na diagnostikovanie rakoviny pomocou bezbolestných metód – ako je jednoduchý test krvi alebo moču poháňaný AI, ktorý deteguje drobné častice nazývané exozómy – je čoraz reálnejšia. Vedci sa domnievajú, že tento prístup by jedného dňa mohol umožniť rýchlu a priamu identifikáciu biomarkerov rakoviny.

Tento prelomový pohľad nasleduje po rozsiahlom naratívnom prehľade literatúry a poskytuje komplexné a interpretačné zhrnutie a analýzu publikovaných výskumov na túto tému.

Výsledky prehľadu, ktorý viedol Mohammad Harb Semreen, profesor farmaceutickej chémie na univerzite v Sharjah, boli publikované v medzinárodnom časopiseClinica Chimica Acta. Hodnotila výsledky z viac ako 100 štúdií a zhrnula štyri kľúčové kontexty, ktoré poskytli interpretáciu, analýzu a odborný pohľad.

Prehľad, ktorý zhrnul výskum publikovaný v rokoch 2018 až 2025, sa zameriava na exozómy – drobné vaky uvoľňované takmer každou bunkou v tele, ktoré fungujú ako kuriéri, prenášajúci molekulárne správy z jednej bunky do druhej. Pri rakovine sa títo mikroskopickí poslovia dramaticky menia: Naplnia sa proteínmi, genetickým materiálom, lipidmi a metabolitmi, ktoré odrážajú to, čo sa deje v nádore.

„Dešifrovaním molekulárneho ‚nákladu‘ týchto exozómov prostredníctvom multi-omického prístupu – kombináciou proteomiky, transkriptomiky, metabolomiky a lipidomiky – môžeme vytvoriť podrobnú mapu toho, ako rakoviny komunikujú, rastú a vyhýbajú sa liečbe,“ vysvetlil prof. Semreen. "To dáva výskumníkom novú príležitosť objaviť presné a spoľahlivé biomarkery, ktoré dokážu odhaliť rakovinu skôr, predpovedať, ako agresívna sa môže stať, a sledovať, ako pacienti reagujú na liečbu."

Exozómy sú drobné častice uvoľňované ľudskými bunkami, ktoré voľne cirkulujú v telesných tekutinách. Pretože nesú molekulárne podpisy rakovinových buniek, rutinný test krvi alebo moču by jedného dňa mohol poskytnúť skorú, neinvazívnu metódu na detekciu rakoviny.

Súčasný pokrok v umelej inteligencii (AI) urýchľuje tento pokrok skenovaním obrovského množstva súborov molekulárnych údajov, aby odhalili vzory neviditeľné pre ľudské oko, čo prispieva k rýchlejšej a presnejšej identifikácii spoľahlivých biomarkerov rakoviny.

Profesor Semreen opisuje tento prístup ako „účinný“, pretože „exozómy možno získať z jednoduchých telesných tekutín, ako je krv alebo moč, čo znamená, že rakovinu možno jedného dňa odhaliť skôr neinvazívnou tekutou biopsiou než bolestivými vzorkami tkaniva.“

Autori zdôrazňujú, že exozómy nie sú len pasívnymi okoloidúcimi, ale ovplyvňujú šírenie nádoru, vyhýbanie sa imunite a rezistenciu voči liekom, čo z nich robí poslov a manipulátorov v procese rakoviny.

Článok zdôrazňuje, ako môže kombinácia multi-omických údajov s umelou inteligenciou odhaliť obrovskú zložitosť týchto vezikúl na identifikáciu klinicky významných signálov. Táto integrácia privádza vedcov bližšie k personalizovanej a prediktívnej diagnostike rakoviny – kde rutinný krvný test môže odhaliť najskoršie príznaky ochorenia a viesť rozhodnutia o liečbe s bezprecedentnou presnosťou.

Keďže rakovina zostáva hlavnou príčinou úmrtí na celom svete, štúdia poukazuje na potenciál testov krvi alebo moču poháňaných umelou inteligenciou na rýchle a jednoduché odhalenie ochorenia – skôr, než sa objavia symptómy a rakovinové bunky sa rozšíria – čo umožňuje včasný zásah a zlepšenie výsledkov liečby.

Podľa Medzinárodnej agentúry pre výskum rakoviny (IARC) bolo v roku 2022 približne 20 miliónov nových prípadov rakoviny a takmer 10 miliónov úmrtí. Približne 53,5 milióna ľudí žilo do piatich rokov od diagnózy rakoviny. Štatisticky asi každý piaty človek ochorie počas svojho života na rakovinu, zatiaľ čo asi každý deviaty muž a jedna z 12 žien na toto ochorenie zomrie.

Exozómy prenášajú šepot rakovinových buniek – učíme sa počúvať. Dekódovaním exozómov dokážeme odhaliť rakovinu skôr a liečiť ju inteligentnejšie.

Naším cieľom je premeniť jednoduchý krvný test na výkonný diagnostický nástroj. Tieto nanomessengery nám poskytujú pohľad v reálnom čase na to, čo sa deje vo vnútri nádorov. To, čo si kedysi vyžadovalo operáciu, sa dá čoskoro urobiť kvapkou krvi.“

Fatima Maher Al-Daffaie, hlavná autorka štúdie, kandidátka na doktorandské štúdium v ​​oblasti dizajnu a výskumu liekov, University of Sharjah College of Pharmacy

Na otázku o praktických dôsledkoch výskumu profesor Semreen povedal, že zistenia by mohli zmeniť spôsob, akým sa v budúcnosti zisťuje a lieči rakovina. "Najbezprostrednejšou aplikáciou je vývoj tekutých biopsií - jednoduchých krvných alebo močových testov, ktoré analyzujú exozómy na detekciu rakoviny v ranom štádiu, monitorujú odpoveď na liečbu a dokonca predpovedajú relaps skôr, ako sa objavia príznaky."

Dodal: "Pretože exozómy nesú rovnaké molekulárne odtlačky prstov ako ich rodičovské nádorové bunky, poskytujú v reálnom čase neinvazívnu snímku toho, čo sa deje vo vnútri tela. To by mohlo lekárom umožniť prejsť od tradičných tkanivových biopsií k bezpečnejším, rýchlejším a opakovateľnejším testom, ktoré sledujú choroby v priebehu času."

Druhý sľubný prístup spočíva v použití exozómov ako prirodzených nosičov na dodávanie liečiv. "Tieto vezikuly v nanorozmeroch môžu byť navrhnuté tak, aby dodávali lieky proti rakovine, molekuly RNA alebo dokonca nástroje na úpravu génov priamo do nádorových buniek. Ich prirodzená kompatibilita s ľudským telom znamená, že môžu dodávať liečbu presne tam, kde sú potrebné, čím sa znižujú vedľajšie účinky a zvyšuje sa účinnosť."

Ahmad Abuhelwa, docent klinickej farmakológie a farmakometrie na Univerzite v Sharjah a spoluautor, poznamenal:
"Exozómy poskytujú živý obraz správania sa rakoviny. Analýzou ich molekulárnych podpisov môžeme personalizovať liečbu a sledovať, ako sa nádor každého pacienta časom vyvíja."

Pokračoval: "To, čo robí tento výskum takým vzrušujúcim, je jeho potenciál spôsobiť revolúciu v diagnostike. Integráciou multi-omických údajov a umelej inteligencie môžeme interpretovať obrovskú zložitosť biológie rakoviny spôsobom, ktorý je klinicky použiteľný. Toto je krok k tomu, aby presná onkológia nebola len konceptom, ale aj realitou v rutinnej lekárskej starostlivosti."

Na otázku, či výskum vzbudil záujem zo strany priemyslu alebo zdravotníckych inštitúcií, autori uviedli, že zatiaľ nedošlo k žiadnej formálnej spolupráci, hoci táto oblasť priťahuje značnú pozornosť na celom svete. Diagnostika založená na exozómoch a technológie tekutej biopsie patria medzi najrýchlejšie rastúce oblasti presnej medicíny, ktoré priťahujú veľké investície od biotechnologických a farmaceutických spoločností.

„Keďže naša práca pokračuje v prepájaní vedeckého výskumu a klinických aplikácií, očakávame, že sa vytvoria nové partnerstvá – najmä so spoločnosťami a výskumnými ústavmi, ktoré majú záujem o vývoj diagnostiky rakoviny novej generácie a personalizovaných monitorovacích nástrojov,“ povedal prof. Semreen.

Zdroje: