Ultrasenzitivna tehnologija tekoče biopsije odkriva raka prej kot standardne metode

Metoda za odkrivanje tumorske DNK v krvi, ki temelji na umetni inteligenci, je pokazala izjemno občutljivost pri napovedovanju ponovitve raka, je pokazala študija, ki so jo vodili znanstveniki z medicinske fakultete Weill Cornell, univerze New York-Presbyterian, centra za genom v New Yorku (NYGC) in bolnišnice Memorial Sloan Kettering (MSK). Nova tehnologija ima potencial za izboljšanje zdravljenja raka z zelo zgodnjim odkrivanjem ponovitve in natančnim spremljanjem odziva tumorja na zdravljenje.

V študiji, objavljeni 14. junija v reviji Nature Medicine, so raziskovalci pokazali, da so uspeli usposobiti model strojnega učenja, nekakšno platformo umetne inteligence, za zaznavanje tumorske DNK v obtoku (ctDNA) na podlagi podatkov sekvenciranja DNK iz krvnih preiskav bolnikov z zelo visoko občutljivostjo in natančnostjo. Tehnologijo so uspešno demonstrirali pri bolnikih z rakom pljuč, melanomom, rakom dojke, rakom debelega črevesa in predrakavimi polipi debelega črevesa.

"Uspelo nam je doseči znatno izboljšanje razmerja signal-šum, kar nam je na primer omogočilo, da odkrijemo ponovitev raka mesece ali celo leta pred standardnimi kliničnimi metodami," je dejal soavtor študije dr. Dan Landau, profesor medicine na oddelku za hematologijo in medicinsko onkologijo na medicinski fakulteti Weill Cornell in osrednji član Newyorškega centra za genom.

Soavtor in prvi avtor študije je bil dr. Adam Widman, podoktorski sodelavec v Landauovem laboratoriju, ki je tudi onkolog dojk na MSK. Drugi prvi avtorji so bili Minita Shah iz NYGC, dr. Amanda Frydendal z Univerze Aarhus in Daniel Halmos iz NYGC in medicinske fakultete Weill Cornell.

Tehnologija tekoče biopsije je počasi uresničevala svoj veliki potencial. Večina obstoječih pristopov cilja na relativno majhne sklope mutacij, povezanih z rakom, ki so v krvi pogosto preredke, da bi jih bilo mogoče zanesljivo odkriti, kar vodi v podcenjevanje ponovitve raka.

Pred nekaj leti sta dr. Landau in njegovi kolegi razvila alternativni pristop, ki temelji na sekvenciranju celotnega genoma DNK v vzorcih krvi. Pokazala sta, da bi to lahko zbralo veliko več "signala", kar bi omogočilo bolj občutljivo in logistično odkrivanje tumorske DNK. Od takrat ta pristop vse pogosteje uporabljajo razvijalci tekočih biopsij.

V novi študiji so raziskovalci šli še korak dlje z uporabo napredne strategije strojnega učenja (podobne tisti, ki se uporablja v priljubljenih aplikacijah umetne inteligence, kot je ChatGPT) za odkrivanje subtilnih vzorcev v podatkih zaporedja, zlasti za razlikovanje vzorcev, ki kažejo na raka, od vzorcev, ki kažejo na napake v zaporedju in drug "šum".

V enem od testov so raziskovalci svoj sistem, ki so ga poimenovali MRD-EDGE, usposobili za prepoznavanje tumorskih mutacij, specifičnih za posameznega bolnika, pri 15 bolnikih z rakom debelega črevesa. Po operaciji in kemoterapiji je sistem na podlagi krvnih podatkov napovedal, da ima devet od njih preostali rak. Pri petih od teh bolnikov so kasneje z manj občutljivimi metodami nekaj mesecev pozneje odkrili ponovitev. Vendar ni bilo lažno negativnih rezultatov: pri nobenem od bolnikov, ki jih je MRD-EDGE štel kot brez tumorske DNK, se v obdobju študije ni ponovil.

MRD-EDGE je pokazal podobno občutljivost v študijah pri bolnikih z zgodnjim pljučnim rakom in trojno negativnim rakom dojke, pri čemer je zgodaj odkril vse ponovitve razen ene in med zdravljenjem spremljal stanje tumorja.

Raziskovalci so pokazali, da lahko MRD-EDGE zazna celo mutantno DNK iz predrakavih adenomov debelega črevesa – polipov, iz katerih se razvije rak debelega črevesa.

"Ni bilo jasno, ali lahko ti polipi sproščajo zaznavno ctDNA, zato je to pomemben napredek, ki lahko kaže na prihodnje strategije za odkrivanje predrakavih sprememb," je dejal dr. Landau, ki je tudi član Centra za raka Sandra in Edward Meyer na Medicinski fakulteti Weill Cornell ter hematolog-onkolog v medicinskem centru NewYork-Presbyterian/Weill Cornell.

Končno so raziskovalci pokazali, da lahko MRD-EDGE tudi brez predhodnega usposabljanja za podatke o sekvenciranju tumorjev pri bolnikih zazna odzive na imunoterapijo pri bolnikih z melanomom in pljučnim rakom tedne pred odkritjem s standardnim rentgenskim slikanjem.

»Na splošno MRD-EDGE odgovarja na veliko potrebo in navdušeni smo nad njegovim potencialom ter sodelujemo z industrijskimi partnerji, da bi ga poskušali prinesti pacientom,« je dejal dr. Landau.