Основанный на искусственном интеллекте метод обнаружения опухолевой ДНК в крови продемонстрировал беспрецедентную чувствительность в прогнозировании рецидива рака, согласно исследованию, проведенному учеными из Weill Cornell Medicine, NewYork-Presbyterian, Нью-Йоркского геномного центра (NYGC) и Мемориального онкологического центра Слоана Кеттеринга. Новая технология потенциально может улучшить лечение рака за счет очень раннего выявления рецидивов и тщательного мониторинга реакции опухоли во время терапии.
В исследовании, которое опубликовано 14 июня в журнале Nature Medicine, исследователи показали, что они могут обучить модель машинного обучения, своего рода платформу искусственного интеллекта, обнаруживать циркулирующую опухолевую ДНК (ctDNA) на основе данных секвенирования ДНК из анализов крови пациентов, с очень высокой чувствительностью и точностью. Они успешно продемонстрировали эту технологию на пациентах с раком легких, меланомой, раком молочной железы, колоректальным раком и предраковыми колоректальными полипами.
“Мы смогли добиться значительного улучшения соотношения сигнал/шум, и это позволило нам, например, выявлять рецидивы рака за месяцы или даже годы до того, как это удавалось сделать стандартными клиническими методами”, — сказал соавтор исследования доктор Дэн Ландау, профессор медицины в отделении гематологии и медицинской онколог в медицинском институте Вейля Корнелла и один из ведущих преподавателей Нью-Йоркского геномного центра.
Соавтором исследования и соавтором-корреспондентом был доктор Адам Видман, научный сотрудник Лаборатории Ландау, который также является онкологом по раку молочной железы в Мемориальном онкологическом центре Слоана Кеттеринга. Другими соавторами исследования были Минита Шах из NYGC, доктор Аманда Фридендаль из Орхусского университета и Дэниел Халмос из NYGC и Weill Cornell Medicine.
Технология жидкостной биопсии медленно реализует свои большие перспективы. Большинство существующих на сегодняшний день подходов нацелены на относительно небольшие группы мутаций, связанных с раком, которые часто слишком редко присутствуют в крови, чтобы их можно было надежно обнаружить, что приводит к рецидивам рака, которые остаются незамеченными.
Несколько лет назад доктор Ландау и его коллеги разработали альтернативный подход, основанный на полногеномном секвенировании ДНК в образцах крови. Они показали, что таким образом можно собрать гораздо больше “сигналов”, что делает возможным более чувствительное и упрощенное с точки зрения логистики обнаружение опухолевой ДНК. С тех пор этот подход все чаще используется разработчиками жидкой биопсии.
В новом исследовании исследователи снова шагнули вперед, используя передовую стратегию машинного обучения (аналогичную стратегии ChatGPT и других популярных приложений для искусственного интеллекта) для выявления тонких закономерностей в данных секвенирования — в частности, для того, чтобы отличать закономерности, указывающие на рак, от тех, которые указывают на ошибки секвенирования и другой “шум”.
В ходе одного из тестов исследователи обучили свою систему, которую они назвали MRD-EDGE, распознавать специфические опухолевые мутации у 15 пациентов с колоректальным раком. После операции и химиотерапии система на основе данных анализа крови предсказала, что у девяти пациентов был остаточный рак. У пяти из этих пациентов — спустя несколько месяцев, с помощью менее чувствительных методов — был обнаружен рецидив рака. Но ложноотрицательных результатов не было: ни у одного из пациентов, у которых MRD-EDGE считался свободным от опухолевой ДНК, рецидив не наблюдался в течение периода исследования.
MRD-EDGE показал аналогичную чувствительность в исследованиях рака легких на ранних стадиях и трижды негативного рака молочной железы у пациенток с ранним выявлением всех рецидивов, кроме одного, и отслеживанием состояния опухоли во время лечения.
Исследователи продемонстрировали, что MRD-EDGE может обнаруживать даже мутантную ДНК из предраковых колоректальных аденом — полипов, из которых развиваются колоректальные опухоли.
“Ранее не было ясно, выделяют ли эти полипы цтДНК, которую можно обнаружить, так что это значительный шаг вперед, который может помочь в разработке будущих стратегий, направленных на выявление предраковых поражений”, — сказал доктор Ландау, который также является сотрудником онкологического центра Сандры и Эдварда Мейер в Weill Cornell Medicine.
Наконец, исследователи показали, что даже без предварительной подготовки по секвенированию данных опухолей пациентов MRD-EDGE может выявлять реакцию на иммунотерапию у пациентов с меланомой и раком легких за несколько недель до обнаружения с помощью стандартной рентгеновской визуализации.
“В целом, MRD-EDGE удовлетворяет большие потребности, и мы рады его потенциалу и сотрудничеству с отраслевыми партнерами, чтобы попытаться донести его до пациентов”, — сказал доктор Ландау.
Многие врачи и ученые Weill Cornell Medicine поддерживают отношения и сотрудничают с внешними организациями для содействия научным инновациям и предоставления экспертных рекомендаций. Учреждение публикует эти данные для обеспечения прозрачности. Эту информацию смотрите в профиле доктора Дэна Ландау.
Источник: Доктор Дэн Ландау, корпоративные инновации, Гематология/медицинская онкология, научные исследования, Онкологический центр Сандры и Эдварда Майер, Новости WCM
