Ултрачувствителната технология за течна биопсия открива рак по-рано от стандартните методи

Метод, базиран на изкуствен интелект, за откриване на туморна ДНК в кръвта е демонстрирал безпрецедентна чувствителност при прогнозиране на рецидив на рак, според проучване, ръководено от учени от Медицинския факултет Weill Cornell, New York-Presbyterian, Нюйоркския геномен център (NYGC) и Memorial Sloan Kettering (MSK). Новата технология има потенциала да подобри лечението на рака чрез много ранно откриване на рецидив и внимателно наблюдение на отговора на тумора на терапията.

В проучване, публикувано на 14 юни в списанието Nature Medicine, изследователите показаха, че са успели да обучат модел за машинно обучение, вид платформа за изкуствен интелект, да открива циркулираща туморна ДНК (ctDNA) въз основа на данни от секвениране на ДНК от кръвни изследвания на пациенти с много висока чувствителност и точност. Те успешно демонстрираха технологията при пациенти с рак на белия дроб, меланом, рак на гърдата, рак на дебелото черво и предракови полипи на дебелото черво.

„Успяхме да постигнем значително подобрение в съотношението сигнал/шум, което ни позволи например да откриваме рецидив на рак месеци или дори години преди стандартните клинични методи“, каза съавторът на изследването д-р Дан Ландау, професор по медицина в отделението по хематология и медицинска онкология в Медицинския факултет „Уейл Корнел“ и основен член на Нюйоркския геномен център.

Съавтор и първи автор на изследването е д-р Адам Уидман, постдокторант в лабораторията на Ландау, който е и онколог на гърдата в MSK. Други първи автори са Минита Шах от NYGC, д-р Аманда Фрайдендал от Университета в Орхус и Даниел Халмос от NYGC и Медицинския факултет „Уейл Корнел“.

Технологията за течна биопсия бавно реализира големия си потенциал. Повечето съществуващи подходи са насочени към относително малки групи от свързани с рака мутации, които често са твърде редки в кръвта, за да бъдат надеждно открити, което води до подценяване на рецидива на рака.

Преди няколко години д-р Ландау и колегите му разработиха алтернативен подход, базиран на секвениране на целия геном на ДНК в кръвни проби. Те показаха, че това може да събере много повече „сигнал“, което прави възможно откриването на туморна ДНК по-чувствително и логистично. Оттогава този подход все по-често се възприема от разработчиците на течни биопсии.

В новото проучване изследователите отиват още една крачка напред, като използват усъвършенствана стратегия за машинно обучение (подобна на използваната в популярни приложения с изкуствен интелект като ChatGPT), за да открият фини модели в данните за секвениране, по-специално за да разграничат модели, показващи рак, от модели, показващи грешки в секвенирането и друг „шум“.

В един тест изследователите обучиха своята система, която нарекоха MRD-EDGE, да разпознава специфични за пациента туморни мутации при 15 пациенти с рак на дебелото черво. След операция и химиотерапия, системата предсказа, въз основа на кръвни данни, че девет от тях имат останал рак. Петима от тези пациенти по-късно имаха рецидив, открит с по-малко чувствителни методи няколко месеца по-късно. Но нямаше фалшиво отрицателни резултати: Нито един от пациентите, които MRD-EDGE е преброил като свободни от туморна ДНК, не е рецидивирал по време на периода на изследването.

MRD-EDGE демонстрира подобна чувствителност в проучвания при пациенти с рак на белия дроб в ранен стадий и тройно негативен рак на гърдата, като открива рано всички рецидиви с изключение на един и проследява статуса на тумора по време на лечението.

Изследователите демонстрираха, че MRD-EDGE може дори да открие мутантна ДНК от преканцерозни аденоми на дебелото черво - полипи, от които се развива рак на дебелото черво.

„Не беше ясно дали тези полипи могат да отделят откриваема ctDNA, така че това е значителен напредък, който може да насочи към бъдещи стратегии за откриване на предракови промени“, каза д-р Ландау, който е и член на Онкологичния център „Сандра и Едуард Майер“ в Медицинския факултет „Уейл Корнел“ и хематолог-онколог в Медицинския център „Ню Йорк-Пресбитериън/Уейл Корнел“.

Накрая, изследователите показаха, че дори без предварително обучение за данни от туморно секвениране на пациенти, MRD-EDGE може да открие отговори на имунотерапия при пациенти с меланом и рак на белия дроб седмици преди откриването със стандартно рентгеново изображение.

„Като цяло, MRD-EDGE отговаря на голяма нужда и ние сме развълнувани от неговия потенциал и работим с партньори от индустрията, за да се опитаме да го предоставим на пациентите“, каза д-р Ландау.