Tekoče biopsije s pomočjo umetne inteligence obetajo zgodnje odkrivanje raka

Tekoče biopsije s pomočjo umetne inteligence obetajo zgodnje odkrivanje raka

Možnost diagnosticiranja raka z nebolečimi metodami – kot je preprost test krvi ali urina s pomočjo umetne inteligence, ki zaznava drobne delce, imenovane eksosomi – postaja vse bolj realna. Znanstveniki verjamejo, da bi ta pristop nekega dne lahko omogočil hitro in preprosto identifikacijo biomarkerjev raka.

Ta prelomni vpogled sledi obsežnemu narativnemu pregledu literature in zagotavlja celovit in razlagalen povzetek ter analizo objavljenih raziskav na to temo.

Rezultati pregleda, ki ga je vodil Mohammad Harb Semreen, profesor farmacevtske kemije na univerzi v Sharjahu, so bili objavljeni v mednarodni revijiKlinika Chimica Acta. Ocenil je rezultate več kot 100 študij in povzel štiri ključne kontekste, ki so zagotovili interpretacijo, analizo in strokovni vpogled.

Pregled, ki povzema raziskave, objavljene med letoma 2018 in 2025, se osredotoča na eksosome – drobne vrečke, ki jih sprosti skoraj vsaka celica v telesu in delujejo kot kurirji, ki prenašajo molekularna sporočila iz ene celice v drugo. Pri raku se ti mikroskopski glasniki dramatično spremenijo: postanejo obremenjeni z beljakovinami, genskim materialom, lipidi in metaboliti, ki odražajo dogajanje v tumorju.

»Z dešifriranjem molekularnega 'tovora' teh eksosomov s pristopom multi-omike – ki združuje proteomiko, transkriptomiko, metabolomiko in lipidomiko – lahko ustvarimo podroben zemljevid, kako rak komunicira, raste in se izogiba zdravljenju,« je pojasnil prof. Semreen. "To daje raziskovalcem novo priložnost, da odkrijejo natančne, zanesljive biomarkerje, ki lahko prej odkrijejo raka, predvidijo, kako agresiven bi lahko postal, in spremljajo, kako se bolniki odzivajo na terapijo."

Eksosomi so drobni delci, ki jih sprostijo človeške celice in prosto krožijo v telesnih tekočinah. Ker nosijo molekularne podpise rakavih celic, bi lahko rutinski test krvi ali urina nekega dne zagotovil zgodnjo, neinvazivno metodo za odkrivanje raka.

Trenutni napredek v umetni inteligenci (AI) pospešuje ta napredek s skeniranjem ogromnih količin nizov molekularnih podatkov, da bi razkril vzorce, nevidne človeškemu očesu, kar prispeva k hitrejši in natančnejši identifikaciji zanesljivih biomarkerjev raka.

Profesor Semreen opisuje ta pristop kot "močan", ker "je eksosome mogoče pridobiti iz preprostih telesnih tekočin, kot sta kri ali urin, kar pomeni, da bi lahko raka nekega dne odkrili z neinvazivno tekočo biopsijo in ne z bolečimi vzorci tkiva."

Avtorji poudarjajo, da eksosomi še zdaleč niso pasivni opazovalci, temveč vplivajo na širjenje tumorja, imunsko izogibanje in odpornost na zdravila, zaradi česar so tako glasniki kot manipulatorji v procesu raka.

Članek poudarja, kako lahko združevanje podatkov multi-omike z umetno inteligenco razkrije ogromno zapletenost teh veziklov za prepoznavanje klinično pomembnih signalov. Ta integracija približuje znanstvenike prilagojeni in napovedni diagnostiki raka – kjer lahko rutinski krvni test razkrije najzgodnejše znake bolezni in vodi odločitve o zdravljenju z izjemno natančnostjo.

Ker je rak še vedno vodilni vzrok smrti po vsem svetu, študija poudarja potencial preiskav krvi ali urina, ki jih poganja umetna inteligenca, za hitro in preprosto odkrivanje bolezni – preden se pojavijo simptomi in razširijo rakave celice – kar omogoča zgodnje posredovanje in izboljša rezultate zdravljenja.

Po podatkih Mednarodne agencije za raziskave raka (IARC) je bilo leta 2022 približno 20 milijonov novih primerov raka in skoraj 10 milijonov smrti. Približno 53,5 milijona ljudi je živelo v petih letih po diagnozi raka. Statistično bo približno eden od petih ljudi v življenju zbolel za rakom, medtem ko bo približno eden od devetih moških in ena od 12 žensk umrla zaradi te bolezni.

Eksosomi prenašajo šepet rakavih celic – naučimo se poslušati. Z dekodiranjem eksosomov lahko prej odkrijemo raka in ga zdravimo bolj inteligentno.

Naš cilj je spremeniti preprost krvni test v močno diagnostično orodje. Ti nanomessengerji nam dajejo vpogled v realnem času, kaj se dogaja znotraj tumorjev. Kar je nekoč zahtevala operacijo, je kmalu mogoče narediti s kapljico krvi.«

Fatima Maher Al-Daffaie, glavna avtorica študije, doktorska kandidatka za načrtovanje in raziskave zdravil, Fakulteta za farmacijo Univerze v Sharjahu

Na vprašanje o praktičnih posledicah raziskave je profesor Semreen dejal, da bi ugotovitve lahko spremenile način odkrivanja in zdravljenja raka v prihodnosti. "Najbolj neposredna uporaba je razvoj tekočih biopsij - preprostih testov krvi ali urina, ki analizirajo eksosome za odkrivanje zgodnjega stadija raka, spremljanje odziva na zdravljenje in celo napovedovanje ponovitve, preden se pojavijo simptomi."

Dodal je: "Ker imajo eksosomi enake molekularne prstne odtise kot njihove starševske tumorske celice, zagotavljajo neinvaziven posnetek dogajanja v telesu v realnem času. To bi lahko zdravnikom omogočilo prehod s tradicionalnih tkivnih biopsij na varnejše, hitrejše in bolj ponovljive teste, ki spremljajo bolezni skozi čas."

Drugi obetaven pristop je uporaba eksosomov kot naravnih dostavnih vozil. "Te vezikle na nanometrskem merilu je mogoče oblikovati tako, da dostavljajo zdravila proti raku, molekule RNA ali celo orodja za urejanje genov neposredno v tumorske celice. Njihova naravna združljivost s človeškim telesom pomeni, da lahko izvajajo zdravljenje točno tam, kjer so potrebna, s čimer zmanjšajo stranske učinke in povečajo učinkovitost."

Ahmad Abuhelwa, izredni profesor klinične farmakologije in farmakometrije na Univerzi v Sharjahu in soavtor, je opozoril:
"Eksosomi zagotavljajo živahen posnetek vedenja raka. Z analizo njihovih molekularnih podpisov lahko prilagodimo zdravljenje in spremljamo, kako se tumor vsakega bolnika razvija skozi čas."

Nadaljeval je: "Zaradi česar je ta raziskava tako vznemirljiva, je njen potencial za revolucijo diagnostike. Z integracijo multi-omics podatkov in umetne inteligence lahko interpretiramo ogromno kompleksnost biologije raka na način, ki je klinično izvedljiv. To je korak k temu, da natančna onkologija ne postane le koncept, ampak realnost v rutinski medicinski oskrbi."

Na vprašanje, ali je raziskava pritegnila zanimanje industrije ali zdravstvenih ustanov, so avtorji odgovorili, da formalnega sodelovanja še ni bilo, čeprav je področje pritegnilo veliko pozornosti po vsem svetu. Diagnostika, ki temelji na eksosomih, in tehnologije tekoče biopsije so med najhitreje rastočimi področji natančne medicine, ki privabljajo velike naložbe biotehnoloških in farmacevtskih podjetij.

»Ker naše delo nadaljuje premoščanje znanstvenih raziskav in kliničnih aplikacij, pričakujemo, da se bodo oblikovala nova partnerstva – zlasti s podjetji in raziskovalnimi inštituti, ki jih zanima razvoj diagnostike raka naslednje generacije in prilagojenih orodij za spremljanje,« je dejal prof. Semreen.

Viri: