Кровь не врет: ИИ научился выявлять следы онкологии в крови

Фото из открытых источников

Ученые из Сингапурского института генома A*STAR разработали инновационный алгоритм на базе искусственного интеллекта, который способен обнаруживать следы раковых опухолей в крови с высокой точностью и значительно быстрее традиционных методов, сообщает Innovanews.ru. Новый подход, получивший название Fragle, анализирует размеры фрагментов циркулирующей опухолевой ДНК (цтДНК), что позволяет выявлять наличие рака даже на ранних стадиях заболевания.

Ранее диагностика рака с помощью анализа крови базировалась на поиске конкретных мутаций в ДНК опухолевых клеток, что требовало дорогостоящего и длительного секвенирования. Однако у каждого пациента набор мутаций индивидуален, что усложняет и удорожает процесс. В отличие от этого, алгоритм Fragle не фокусируется на генетическом коде, а изучает физические характеристики ДНК — в частности, длину и распределение фрагментов, которые выделяются в кровь при гибели раковых клеток. По словам ведущего автора исследования Андерса Скандерупа, именно этот метод позволяет «слышать» «голос» опухоли в кровотоке, подобно тому, как по капле воды можно определить источник загрязнения.

Результаты работы ученых опубликованы в журнале Nature Biomedical Engineering. Разработка демонстрирует значительные преимущества по сравнению с существующими коммерческими тестами: стоимость анализа снижается с более чем 1000 сингапурских долларов до менее чем 50 SGD, а время получения результата сокращается с нескольких дней до нескольких часов. Кроме того, Fragle требует минимального объема крови, что облегчает проведение теста в обычных больничных лабораториях без необходимости в специализированном дорогостоящем оборудовании.

Циркулирующая опухолевая ДНК представляет собой небольшие фрагменты генетического материала, которые попадают в кровоток при разрушении раковых клеток. Несмотря на то, что эти фрагменты присутствуют даже на ранних этапах развития опухоли, их обнаружение затруднено из-за огромного количества здоровой ДНК, циркулирующей в крови. Именно здесь на помощь приходит искусственный интеллект, который обучается распознавать характерные особенности фрагментов, связанные с опухолевым процессом.

Исследователи уже начали клинические испытания алгоритма на группе из 100 пациентов с раком легких, чтобы оценить возможность прогнозирования эффективности терапии и раннего выявления рецидивов. Национальный онкологический центр Сингапура, представленный в исследовании соавтором Дэниелом Таном, отмечает, что если метод подтвердит свою надежность, он позволит фиксировать возвращение опухоли на месяцы раньше традиционных методов визуализации. Это открывает новые перспективы в мониторинге и лечении онкологических заболеваний.

Несмотря на впечатляющие результаты, ученые признают, что метод требует дальнейших доработок и проверок. В частности, необходимо повысить чувствительность алгоритма для обнаружения очень низких концентраций опухолевой ДНК, что критично для ранней диагностики. Также следует учитывать, что при некоторых аутоиммунных и воспалительных заболеваниях характер фрагментов ДНК в крови может напоминать опухолевый, что потенциально может привести к ложноположительным результатам. Поэтому планируются долгосрочные исследования для минимизации подобных ошибок.

Разработка Fragle обещает сделать онкологическую диагностику более доступной и менее затратной, что позволит пациентам чаще проходить контрольные обследования без необходимости инвазивных процедур, таких как биопсия. Использование искусственного интеллекта для анализа физических свойств циркулирующей ДНК открывает новые горизонты в персонализированной медицине и раннем выявлении рака.