NatureComm: ИИ помог ученым открыть опасный рак и способ его определения

Ученые из Университета Британской Колумбии совершили удивительное открытие, которое обещает улучшить лечение пациентов с эндометриальным раком — самой распространенной гинекологической злокачественной опухолью.

Используя искусственный интеллект (ИИ) для выявления закономерностей в тысячах изображений раковых клеток, исследователи определили отдельную подгруппу рака эндометрия, которая подвергает пациентов гораздо большему риску рецидива и смерти, но в противном случае остается нераспознанной при традиционной патологии и молекулярной диагностике.

Результаты исследования, опубликованные сегодня в журнале Nature Communications, помогут врачам выявлять пациентов с высоким риском заболевания, которым может помочь более комплексное лечение.

Рак эндометрия — заболевание неоднородное, и у некоторых пациенток вероятность возвращения рака гораздо выше, чем у других, — говорит доктор Джессика Макэлпайн, профессор и заведующая кафедрой гинекологической онкологии доктора Чу Вэя в UBC, а также хирург-ученый из BC Cancer и Vancouver General Hospital.

Очень важно выявлять пациентов с высоким риском заболевания, чтобы мы могли вмешаться и, как мы надеемся, предотвратить рецидив. Этот подход, основанный на искусственном интеллекте, поможет никому из пациентов не упустить возможность для потенциально спасительного вмешательства.

Точная медицина на основе ИИ

Это открытие основывается на результатах работы доктора Макэлпайн и ее коллег из Инициативы по гинекологическому раку Британской Колумбии — совместной работы UBC, BC Cancer, Vancouver Coastal Health и BC Women's Hospital, которые в 2013 году показали, что рак эндометрия можно разделить на четыре подтипа на основе молекулярных характеристик раковых клеток, причем каждый из них представляет разный уровень риска для пациентов.

Затем доктор Макэлпайн и его команда разработали инновационный молекулярный диагностический инструмент под названием ProMiSE, который позволяет точно различать подтипы. В настоящее время этот инструмент используется в Британской Колумбии, других частях Канады и на международном уровне для принятия решений о лечении.

Тем не менее, проблемы остаются. Наиболее распространенный молекулярный подтип, охватывающий около 50 процентов всех случаев, в значительной степени является общей категорией для рака эндометрия, не имеющего заметных молекулярных особенностей.

В этой очень большой категории есть пациентки с очень хорошими результатами, а есть и такие, чьи онкологические исходы крайне неблагоприятны. Но до сих пор у нас не было инструментов для выявления тех, кто находится в группе риска, чтобы предложить им соответствующее лечение, — говорит доктор Макэлпайн.

Доктор Макэлпайн обратился к своему давнему коллеге и эксперту в области машинного обучения доктору Али Башашати, доценту кафедры биомедицинской инженерии и патологии и лабораторной медицины в UBC, чтобы попытаться еще больше сегментировать эту категорию с помощью передовых методов искусственного интеллекта.

Доктор Башашати и его команда разработали модель искусственного интеллекта с глубоким обучением, которая анализирует изображения образцов тканей, взятых у пациентов. ИИ был обучен различать различные подтипы и, проанализировав более 2300 изображений раковых тканей, выделил новую подгруппу, которая демонстрировала заметно более низкие показатели выживаемости.

Сила искусственного интеллекта в том, что он может объективно рассматривать большие наборы изображений и выявлять закономерности, которые не удается обнаружить патологоанатомам, — говорит доктор Башати.

Он находит иголку в стоге сена. Она подсказывает нам, что эта группа раковых опухолей с такими характеристиками — самые злостные нарушители и представляют повышенный риск для пациентов.

Донести открытие до пациентов

Благодаря гранту Исследовательского института Терри Фокса команда сейчас изучает, как инструмент искусственного интеллекта может быть интегрирован в клиническую практику наряду с традиционной молекулярной и патологической диагностикой.

Эти два метода работают рука об руку, а ИИ обеспечивает дополнительный слой поверх уже проводимых нами тестов, — говорит доктор Макэлпайн.

Одно из преимуществ подхода, основанного на искусственном интеллекте, заключается в том, что он экономически эффективен и легко внедряется в разных географических регионах. ИИ анализирует изображения, которые обычно собирают патологоанатомы и медицинские работники, даже в небольших больницах в сельских и отдаленных населенных пунктах, и которыми они делятся, когда хотят получить второе мнение о диагнозе.

Совместное использование молекулярного анализа и анализа на основе искусственного интеллекта может позволить многим пациентам оставаться в своих родных местах для проведения менее интенсивных операций, а тем, кому необходимо лечение в крупном онкологическом центре, — получить такую возможность.

Что нас действительно привлекает, так это возможность обеспечить большее равенство и доступ, — заключает доктор Башашати.

ИИ неважно, где вы находитесь — в крупном городском центре или в сельской местности, — он просто будет доступен, поэтому мы надеемся, что это действительно изменит методы диагностики и лечения рака эндометрия для пациентов во всем мире.

26.06.2024