Новые биомаркеры рака: насколько они достоверны и доступны
Ученые все время работают над выявлением новых биомаркеров рака груди, которые могут предсказать, вернется ли болезнь после лечения. Важным условием для успешности диагностики является возможность их идентификации с помощью обычных образцов биопсии ткани ранней стадии рака груди.
Недавно для поиска новых биомаркеров учеными из Университета Case Western Reserve, лаборатория CCIPD, был использован искусственный интеллект. Результаты работы были опубликованы в журнале Nature.
Суть исследования и его результат
Вычислительная работа была проведена в 2020 году на основе набора данных стандартных образцов тканей, известных как слайды окрашивания H&E (гематоксилин и эозин), взятых у пациентов с диагнозом рака молочной железы с ранней стадией эстроген-положительного рецептора (ER +).
Ключом к первоначальному определению является коллаген – распространенный белок, обнаруживаемый во всем теле, в том числе в ткани груди. Предыдущие исследования показали, что коллагеновая сеть, или расположение волокон сильно влияет на агрессивность рака груди. Работа исследователей Case Western Reserve окончательно продемонстрировала критическую роль коллагена, используя только стандартные слайды биопсии ткани и искусственный интеллект.
Исследователи использовали технологию машинного обучения для анализа набора данных оцифрованных образцов тканей пациентов с раком груди. В результате они установили, что упорядоченное расположение коллагена является ключевым прогностическим биомаркером агрессивной опухоли и вероятного рецидива.
Верно также и обратное утверждение – неупорядоченная или разрушенная инфраструктура коллагена не только указывает на лучший результат, но фактически способствует ему. Ученые также обнаружили, что неупорядоченная коллагеновая сеть предотвращает миграцию агрессивной опухоли из ткани груди и помогает предотвратить ее возвращение после различных видов лечения рака, таких как химиотерапия.
Важность проекта
Рак груди является второй по значимости причиной смерти от рака среди женщин в США, причем примерно 80% этих видов рака составляют ER +, а 64% – ранняя стадия. По словам руководителя исследования Хаоцзя Ли, этот проект важен по многим причинам:
Он подтверждает результаты других опубликованных исследований, согласно которым высокоорганизованный коллаген указывает на худший прогноз.
Для исследования использовались оцифрованные изображения простых слайдов тканей, что позволяет предположить, что метод может стать частью рутинной практики. Это делает прогнозирование результатов намного более доступным для большего числа врачей в больницах, в которых нет ресурсов на дорогостоящее оборудование.
Модели, построенные командой исследователей, были проверены на завершенном наборе данных клинических испытаний. Поэтому они имеют более высокий уровень доказательств в отношении достоверности роли коллагена.
Лаборатория CCIPD в Case Western Reserve сейчас включает более 70 исследователей и является мировым лидером в области обнаружения, диагностики и описания различных видов рака и других заболеваний, включая рак груди. В своей работе они используют медицинские изображения, машинное обучение и искусственный интеллект.
В некоторых из последних работ CCIPD, проведенных в сотрудничестве с Нью-Йоркским университетом и Йельским университетом, использовался искусственный интеллект для определения, каким пациентам с раком легких будет полезна адъювантная химиотерапия. Эта работа была названа журналом Prevention Magazine одним из 10 лучших медицинских достижений 2018 года.