Рак — одно из самых страшных заболеваний, которое ежегодно уносит жизни порядка 10 миллионов человек. Согласно статистике, смертность от него составляет 40-50%. Но причина не только в том, что онкологические заболевания тяжело лечатся. Исход болезни во многом зависит от того, на какой стадии она была диагностирована. То есть чем раньше человек начинает лечиться, тем больше у него шансов выжить. Но, к сожалению, нынешние методы диагностики далеки от идеала, поэтому ученые работают над созданием новых технологий диагностирования. На днях стало известно, что определенных успехов в этой области удалось добиться американским ученым, которые смогли обучить искусственный интеллект выявлять рак на основе анализа ДНК даже на ранних стадиях.
Ученые разработали новый тест рака на основе ДНК и искусственного интеллекта
Диагностика рака на основе ДНК
Если у человека не обнаружена злокачественная опухоль, но при этом имеется подозрение на онкологическое заболевание, у него берут анализы на онкомаркеры. Смысл этого анализа заключается в поиске в крови определенных белков и пептидов (онкомаркеров), характерных для того или иного вида рака. Чем больше в организме злокачественных клеток, тем, соответственно, больше в крови этих маркеров.
Но этот способ диагностики не очень чувствительный. На самых ранних этапах развития рака анализ на онкомаркеры может быть отрицательным, хотя злокачественные клетки уже начали размножаются в организме. Кроме того, данный метод диагностики нельзя назвать универсальным, так как каждому виду злокачественных опухолей соответствует свой тип белков и пептидов.
Но как еще можно определить рак? Один из возможных вариантов — поиск ДНК раковых клеток. По словам ученых, ее можно обнаружить раньше, чем белки и пептиды. Мы знаем, что ДНК злокачественных клеток отличается мутациями, то есть на определенных участках у нее одни генетические буквы заменены другими. Однако мутаций может быть огромное количество, что сильно усложняет такой способ диагностики.
В настоящее время диагностика рака осуществляется на основе онкомаркеров
Очевидно, нужно искать другие отличия мутировавшей ДНК от здоровой. Но какие? Ответ на этот вопрос дали ученые Висконсинского университета в Мадисоне. Они предложили уделять внимание не коду ДНК, а свойствам молекулы в целом, что гораздо проще.
Как можно обнаружить ДНК рака
Как известно, любые клетки разрушаются, независимо от того, здоровые они или злокачественные. При этом распавшиеся элементы клеток, включая ДНК, попадают в кровь, где хромосомы начинают разрываться. Американские ученые предположили, что места разрывов зависят от белков, которые расположены на ДНК.
Здоровая ДНК всегда имеет много белков, которые ее обслуживают. Одни белки считывают информацию, другие ремонтируют ДНК, третьи сворачивают длинные нити в молекулярные свертки, и т.д. В результате у здоровой и мутировавшей ДНК места разрывов должны быть разными. Соответственно, по фрагментам ДНК можно понять какой клетке они принадлежали — здоровой или злокачественной.
Новая технология позволяет определить рак по фрагментам ДНК в плазме крови
Чтобы проверить эту версию, ученые взяли образцы крови 1400 пациентов. Среди них были люди с 11 видами онкологических заболеваний, а также пациенты у которых не было онкологии. В результате исследователям действительно удалось отличить онкологические фрагменты ДНК от фрагментов ДНК здоровых клеток. Более того, по количеству онкологических фрагментов они смогли определить даже стадию рака.
Диагностика рака при помощи ИИ
Чтобы новая технология диагностики рака принесла пользу, она должна быть не только эффективной, но также простой, быстрой и недорогой. Поэтому ученые решили воспользоваться технологией машинного обучения, и заложили в алгоритм все полученные данные. В результате ИИ смог определить рак в 91% случаев. Кроме того, в ходе исследования алгоритм смог определить рак на самой ранней стадии в 87% случаев. Об этом авторы сообщают в статье, опубликованной в издании Science Translational Medicine,
Искусственный интеллект смог определять наличие рака в организме с точностью 91%
Напомним, что технологии диагностики рака при помощи ИИ существовали и раньше, однако все они были узконаправленными, то есть позволяли выявить лишь определенный тип онкологии. К примеру, в 2020 году появилась технология, позволяющая выявлять рак груди. Теперь же ИИ сможет диагностировать любой вид рака на ранней стадии.
Но и это еще не все. Данный метод позволил отслеживать изменения течения болезни. Благодаря этому медики смогут мониторить эффективность лечения при агрессивных, то есть быстротекущих формах рака, лечение которых требует быстрого принятия решений. В настоящее время ученые работают над тем, чтобы еще больше повысить точность данной технологии. По их мнению, она обладает большим потенциалом.
Совсем недавно мы рассказывали, что многие эксперты ожидают в ближайшее время серьезный скачок в развитии медицины благодаря искусственному интеллекту. Данное исследование, как вы видите, является ярким тому подтверждением.
Лучшие научные фотографии 2020 года