Cedars-Sinai lansează un instrument AI pentru analiza rapidă și accesibilă a tumorilor
O echipă de cercetători de la Cedars-Sinai Health Sciences University a dezvoltat o metodă mai rapidă și mai ieftină pentru a determina genele exprimate în tumorile canceroase.
Instrumentul bazat pe inteligență artificială, prezentat în revista Cell, ar putea face tratamentele personalizate pentru cancer mai accesibile unui număr mai mare de pacienți.
Noul instrument, denumit Path2Space, prezice expresia genică în întreaga zonă a tumorilor, bazându-se pe imagini digitale ale slide-urilor de biopsie, care conțin secțiuni subțiri de țesut tumoral ce pot fi examinate la microscop.
Deoarece tumorile nu au aceeași compoziție și expresie genică pe întreaga lor suprafață, Path2Space estimează ceea ce este cunoscut sub numele de „expresie genică spațială”, evaluând-o în diferite puncte din tumoră. Procesul durează doar câteva minute și costă semnificativ mai puțin decât profilarea convențională a expresiei genice spațiale, care de obicei durează câteva săptămâni și costă mii de dolari.
„Acest instrument face două contribuții majore. Ne va permite să studiem seturi de date mai mari și să înțelegem structura spațială a tumorilor. Dar ceea ce mă motivează cu adevărat este că, dacă vom valida cu succes instrumentul în studiile clinice, ar putea îmbunătăți îngrijirea cancerului pentru pacienți”, a declarat Eytan Ruppin, MD, PhD, director adjunct al Institutului de Cercetare Translațională de la Cedars-Sinai și autor principal al studiului.
Cercetătorii au „antrenat” Path2Space folosind datele unui grup mare de pacienți cu cancer de sân, unde slide-urile de biopsie și secvențierea spațială erau disponibile. Apoi, au testat instrumentul pe trei seturi de date suplimentare pentru a valida performanța acestuia.
„Pentru fiecare probă, am comparat expresia genică măsurată cu predicția instrumentului nostru”, a spus Eldad Shulman, PhD, co-autor principal al studiului și cercetător la Institutul Național al Cancerului, care va intra în curând în laboratorul lui Ruppin ca om de știință cercetător. „Pentru fiecare probă, am prezis expresia spațială a aproape 5.000 de gene, iar predicțiile au coincis bine cu expresia măsurată în toate cele trei grupuri de pacienți.”
Path2Space este de asemenea conceput pentru a ajuta oamenii de știință să descopere biomarkeri noi care ar putea ghida deciziile de tratament și să identifice pacienții cu risc mai mare de rezultate nefavorabile.
„Instrumentul analizează caracteristicile din interiorul tumorii, cum ar fi dacă o genă este exprimată în unele zone ale tumorii și nu în altele”, a adăugat Emma Campagnolo, co-autor principal al studiului și cercetător în laboratorul lui Ruppin. „Am descoperit modele spațiale specifice de activitate genică în tumori care prezic modul în care pacienții răspund la tratament.”
Identificarea biomarkerilor spațiali este o provocare, a declarat Shulman, deoarece costul ridicat al profilării spațiale prin metode tradiționale înseamnă că foarte puține date sunt disponibile.
„Înainte de a dezvolta Path2Space, cea mai mare cohortă pe care am găsit-o pentru a studia organizația spațială a mediului tumoral era de aproximativ 30 de pacienți”, a menționat Shulman. „Cu acest instrument, putem studia slide-uri de la mii de pacienți. Path2Space valorifică potențialul biologiei spațiale într-un mod care nu a fost posibil până acum.”
Path2Space ar putea fi aplicat și altor tipuri de cancer odată ce va fi antrenat pe datele corespunzătoare, iar laboratorul finalizează un studiu pentru aplicarea acestuia în cancerul capului și gâtului, a spus Campagnolo. Echipa lucrează de asemenea pentru a face instrumentul mai precis, având în vedere că în prezent analizează grupuri de 10 până la 20 de celule împreună, iar obiectivul este să se ajungă la evaluarea celulelor individuale.
„Cu ajutorul colaboratorilor clinici, ne dorim să aducem Path2Space în studiile clinice”, a afirmat Ruppin. „Reprezintă o dezvoltare interesantă într-un domeniu în expansiune și trebuie testat cu atenție. Dar suntem optimiști că ar putea avea o contribuție semnificativă la știință și la îngrijirea pacienților.”
Robert Figlin, MD, director interimar al Cedars-Sinai Cancer, a menționat că cercetarea translațională este un aspect definitoriu al instituției. „Dezvoltarea instrumentelor care aplică știința de vârf în îngrijirea pacienților este cea mai bună modalitate de a-i servi pe pacienții noștri – și de a îmbunătăți îngrijirea cancerului la scară globală”, a spus Figlin.
