23.08.2021
Мария Азарова
3 889

Рак легких научились выявлять при помощи анализа крови и искусственного интеллекта

6.1

Новый неинвазивный метод позволил обнаружить более 90 процентов случаев рака легких на разных стадиях среди почти 800 человек.

Рак легкого
Рак легкого — злокачественное новообразование, происходящее из эпителиальной ткани бронхов различного калибра / © Getty Images

Рак легких считается самым смертоносным в мире: шансы прожить хотя бы пять лет после постановки диагноза составляют менее 20 процентов. Зачастую это происходит потому, что болезнь выявляют на поздней стадии, когда лечение менее эффективно, а опухоль продолжает расти. Хотя масштабные исследования показали, что скрининг рака легких при помощи компьютерной томографии грудной клетки с сокращенной дозой облучения снижает смертность, этот метод по-прежнему непопулярен из-за опасений по поводу радиации и ложноположительных результатов визуализации.

Поэтому медицина нуждается в неинвазивных подходах, которые помогут диагностировать рак легких. Исследования белков, аутоантител, профилей экспрессии генов и микроРНК в крови или эпителии дыхательных путей показали себя как многообещающих кандидатов в биомаркеры для раннего выявления этого онкологического заболевания, но некоторые из них могут сбить с толку из-за возраста пациента, воспаления в результате курения или других сопутствующих состояний.

В то же время известно, что мутации или метилирование циркулирующей опухолевой ДНК (фрагментированная ДНК опухоли в кровотоке) могут присутствовать у больных с раком легких на ранней стадии. На основе этого ученые из Школы медицины Университета Джонса Хопкинса (Балтимор, США) разработали общегеномный подход к анализу профилей фрагментации внеклеточной ДНК под названием DELFI: он позволил провести обзор и оценить распределение размеров и частоту миллионов встречающихся в природе фрагментов вкДНК. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Communications.

По словам авторов исследования, здоровые клетки «упаковывают» ДНК в ядро так, будто грамотно раскладывают вещи по чемодану: разные участки генома аккуратно размещены по своим отсекам. Ядра опухолевых клеток, напротив, разбросаны хаотично, а когда они погибают, то беспорядочно выделяют ДНК в кровоток. DELFI помогает определить наличие рака с помощью машинного обучения — класс методов искусственного интеллекта, — благодаря которому удается изучить миллионы внеклеточных фрагментов ДНК на предмет аномальных паттернов, включая размер и количество макромолекул в различных областях генома. Подход требует только секвенирования генома с низким охватом, что позволяет технологии быть рентабельной.

Ученые исследовали образцы крови 365 человек, на протяжении семи месяцев проходивших обследование в больнице Биспебьерг в Копенгагене (Дания). Многие имели высокий риск развития рака легких (возраст — 50-80 лет, курильщики более чем с 20-летним стажем). Всего в когорту вошли 323 участника (90%) с легочными, нелегочными или конституциональными симптомами, у большинства были общие признаки болезни, связанные с курением, такие как кашель или одышка. Всем провели КТ грудной клетки или позитронно-эмиссионную томографию, совмещенную с компьютерной томографией (ПЭТ/КТ) всего тела c 18F-FDG.

Затем ученые выделили по два-четыре миллилитра плазмы крови от каждого пациента и исследовали извлеченную вкДНК с использованием DELFI, проведя секвенирование ее генома. Через несколько дней у 129 из 365 человек выявили рак легких (в среднем спустя 9,5 дня), а у 87 были гистологически подтвержденные доброкачественные новообразования. 

Как оказалось, люди, у которых обнаружили онкологическое заболевание, имели распространенные вариации фрагментов, в отличие от здоровых участников исследования (149). Потом технологию перепроверили на другой группе — 46 больных раком и 385 человек без него. В результате удалось с 94%-ной точностью выявить злокачественное новообразование, в том числе на ранней и поздней стадиях развития, а также с разными подтипами. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Предстоящие мероприятия
Вчера, 19:27
Михаил Орлов

В последнее время Азовское море страдает от нашествий медуз-корнеротов. Местные исследователи из Азово-Черноморского филиала ВНИРО подошли к проблеме изобретательно и предложили использовать корнеротов как ценный продукт питания.

Позавчера, 16:42
Илья Ведмеденко

Украина, вероятно, потеряла недавно запущенный космический аппарат «Сич-2-30». Пока с ним нет устойчивой связи — или совсем никакой.

25 января
Александр Березин

Океаны на нашей планете не могли возникнуть сразу после ее появления: здесь было слишком жарко. Однако попытки объяснить их «кометным завозом» не удались, изотопный состав нашей воды не такой, как в кометах. До самых недавних пор оставалось неясным, откуда же тогда она появилась, сделав возможной земную жизнь?

24 января
Сколтех

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

21 января
Илья Ведмеденко

Заслуженные штурмовики A-10 и Су-25, которым дали прозвища «Бородавочник » и «Грач» соответственно, много десятилетий стоят на службе в Соединенных Штатах и России. Страны избрали разные подходы к модернизации этих самолетов, и сегодня Naked Science постарается понять, какой из них больше соответствует требованиям XXI века.

23 января
Илья Ведмеденко

(16) Психея – одно из самых необычных небесных тел в Поясе астероидов. Она может дать людям не только понимание о происхождении планет, но и невероятные по своим объемам ресурсы. Правда, придется подождать: миссия по исследованию астероида находится лишь в самом начале долгого и сложного пути.

12 января
Алиса Гаджиева

Дополнительное исследование вулканических пород формации Кибиш в Эфиопии изменило датировку найденных там костей Homo sapiens.

20 января
ТГУ

Ученые факультета физической культуры Томского государственного университета в рамках гранта, поддержанного РНФ, исследуют особенности механизма усвоения глюкозы при сахарном диабете второго типа. Для этого был организован масштабный четырехмесячный эксперимент на 240 мышах, подобного которому в мире еще никто не проводил. Животные с искусственно сформированным диабетом подвергались физической нагрузке. Установлено, что вечерние тренировки лучше снижали вес мышей мышей, а утренние – приводили к уменьшению уровня глюкозы. Предположительно, фактором, стимулирующим утилизацию глюкозы, выступил стресс. Ученые намерены проверить эту гипотезу.

24 января
Сколтех

Коллектив ученых из Сколтеха — аспирант Егор Нужин, доцент Максим Панов и профессор Николай Бриллиантов — при помощи методов искусственного интеллекта объяснили таинственное поведение, характерное для ряда животных, — кружение.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: