​Революционният модел crossNN разпознава 170 вида тумори чрез анализ на генетичния материал

Германски и британски учени създадоха изкуствен интелект, който поставя диагноза за рак с невиждана досега точност от 99,1% за мозъчни тумори и 97,8% за всички останали видове рак. Новата технология, наречена crossNN, може да диагностицира над 170 различни вида тумори без необходимост от рискови операции за вземане на проби.

Революционният подход се различава кардинално от традиционната микроскопска диагностика. Вместо да разглежда тъканите под микроскоп, изкуственият интелект анализира епигенетичните промени в генетичния материал на тумора - своеобразен "пръстов отпечатък", който е уникален за всеки вид рак.

Как работи новата технология

"Стотици хиляди епигенетични модификации действат като превключватели за отделни генни секции. Техните модели формират уникален, неподражаем отпечатък", обясни д-р Филип Евскирхен, водещ изследовател от Института по невропатология в Charité и от Германския онкологичен консорциум.

В туморните клетки епигенетичната информация се променя по характерен начин. Ако се разчете правилно, учените могат успешно да разграничат и класифицират туморите. Именно това постига новият AI модел crossNN.

Моделът сравнява епигенетичните данни на неизвестни тумори с "отпечатъците" на над 8000 референтни тумори. Всяка точка в базата данни съдържа стотици хиляди информационни частички, като всеки цвят представлява специфичен тип тумор.

Тестване без биопсия

Най-впечатляващото постижение на crossNN е възможността да диагностицира мозъчни тумори чрез анализ на цереброспиналната течност - така нареченото "течно биопсия". Това позволява диагнозата да се поставя без стресираща операция, дори в най-сложните случаи.

Пример за това е пациент, който се обърнал към Charité с оплаквания от двойно виждане. Образната диагностика показала тумор в чувствителна зона на мозъка, където биопсията би била изключително рискована.

"Изследвахме цереброспиналната течност с помощта на нанопорно секвениране - нова, много бърза и ефективна форма на генетичен анализ. Класификацията от нашите модели разкри, че става въпрос за лимфом на централната нервна система, което ни позволи незабавно да започнем подходяща химиотерапия", разказа д-р Евскирхен.

Изненадваща точност

Точността на методологията изненадала дори самите изследователи. "Въпреки че архитектурата на нашия AI модел е далеч по-проста от предишните подходи и затова остава обяснима, тя дава по-прецизни прогнози и следователно по-голяма диагностична сигурност", коментира д-р Зьорен Лукасен, ръководител на работната група по медицинска омика в Берлинския институт за здраве.

Моделът е обучен с над 2800 епигенетични проби от 82 типа тумори и впоследствие тестван върху над 5000 тумора. Резултатите показват 99,1% точност при диагностициране на мозъчни тумори и 97,8% точност при всички 170 типа тумори от различни органи.

Предстоящи клинични изпитания

Заедно с Германския онкологичен консорциум изследователският екип планира клинични изпитания с crossNN във всички осем локации на консорциума в Германия. Освен това ще се тества и интраоперативното използване на технологията.

"В контекста на все по-персонализираната, бързо развиваща се онкологична медицина, прецизната диагноза в сертифициран туморен център е пътят напред към успешно лечение", заяви проф. Мартин Крайс, главен медицински директор в Charité.

Целта е да се прехвърли прецизното и сравнително евтино определяне на тумори въз основа на ДНК проби в рутинното медицинско обслужване. Това би могло да спести време, да намали разходите и да предпази пациентите от инвазивна диагностика.

Изследването е публикувано в престижното научно списание Nature Cancer и представлява значителен напредък в борбата срещу рака, давайки надежда на милиони пациенти по света.