По следам найдет? Искусственный интеллект научился диагностировать рак

Опухоли головного мозга трудно распознать не только на ранней стадии, но даже после появления симптомов. Ученые Томского государственного университета (ТГУ) разработали новый неинвазивный подход для диагностики глиомы – одной из наиболее агрессивных опухолей головного мозга. Они предложили новый метод выявления в крови пациентов биомаркеров – химических соединений, которые выделяет новообразование. Результаты исследований представлены в статье в журнале Pharmaceutics.

“Достоверно определить тип опухоли можно только с помощью гистологического исследования, которое проводится уже после удаления новообразования, – говорит заведующий лабораторией лазерного молекулярного имиджинга и машинного обучения ТГУ Юрий Кистенев. – Вместе с тем использование оптических методов анализа значительно расширяет возможности диагностики, более того, позволяет делать это неинвазивно, без забора биологических тканей. Мы использовали для этого метод рамановской спектроскопии, который дает возможность с высокой точ­ностью фиксировать химические соединения в биологических жидкостях и тканях”.

На начальном этапе ученые провели анализ литературы и собрали информацию о том, какие биологические маркеры встречаются в тканях глиомы. Затем провели эксперименты на лабораторных животных: грызунам вводили клетки глиобластомы человека. Спустя разное время животных выводили из эксперимента, исследовали сыворотку их крови. С помощью рамановской спектроскопии были выявлены наиболее специ­фичные частоты, по которым можно идентифицировать маркеры глиомы в биологической жидкости и разделить группу крыс на «больных» и здоровых.

Полученную информацию о маркерах собрали в библиотеку данных, которую исследователи использовали для машинного обучения нейросети. Таким образом, процесс анализа автоматизировали.

“Достоинство нашего метода в том, что он позволяет выявить «следы» опухоли на ранней стадии, еще до того, как болезнь проявила себя в явных симптомах, – поясняет Юрий Кистенев. – Дело в том, что глиобластома изменяет биохимический состав крови. Выделяемые ею вещества и опухолевые клетки попадают в кровь, которая разносит их по организму. Анализ этих биомаркеров дает информацию о развитии рака, она может использоваться как для диагностики заболевания, так и для контроля эффективности лечения”.

По словам ученых, разработанный подход перспективен для выявления и других разновидностей опухолей. Все злокачественные новообразования выделяют специфические химические соединения. При наличии данных о том, какие именно биомаркеры характерны для конкретного типа заболевания, их можно будет выявлять с помощью метода рамановской спектроскопии и машинного обучения.

Добавим, что оптические методы анализа все чаще применяются в самых разных областях, в частности, открывают большие возможности для быстрой диагностики заболеваний. Так, ученые ТГУ в рамках проекта, поддержанного мегагрантом Правительства РФ, используют инструменты и технологии ИИ для создания методов неинвазивной диагностики вирусных и бактериальных респираторных инфекций, которые сократят время анализа с нескольких дней до нескольких минут.

Управление информационной политики ТГУ

Фото пресс-службы ТГУ

Вопросы, ответы, комментарии