Новый метод выявляет мельчайшие следы рака в крови
Онкология по-прежнему остаётся одной из главных причин смертности в мире. Чем раньше удаётся обнаружить злокачественную опухоль, тем выше шансы пациента на полное излечение.
Однако современные методы диагностики рака нередко требуют сложных процедур и значительных финансовых затрат.
Теперь ситуация может измениться благодаря новой технологии, разработанной специалистами Института генома и биомедицинских исследований A*STAR GIS.
Исследователи представили метод Fragle — инновационный подход к выявлению циркулирующей опухолевой ДНК (ctDNA) в крови, основанный на использовании искусственного интеллекта.
Результаты исследования опубликованы в авторитетном научном журнале Nature Biomedical Engineering.
Как работает Fragle: ДНК-фрагменты как маркеры рака
Fragle использует глубокое машинное обучение для анализа образцов крови. В отличие от традиционных методов, он не требует знания конкретного типа опухоли и не нуждается в сложной биоинформатике.
Вместо этого ИИ изучает длину фрагментов ДНК, присутствующих в крови. У ctDNA — молекул, выделяющихся из погибающих раковых клеток — характерный «рисунок» длины фрагментов, который отличается от здоровой ДНК.
ctDNA (циркулирующая опухолевая ДНК) — это крошечные фрагменты ДНК, которые выбрасываются в кровь, когда раковые клетки погибают. Иными словами, ctDNA — это генетический "след" опухоли в кровотоке.
Метод способен с высокой точностью определить даже ничтожно малое количество ctDNA.
Это особенно важно для ранней диагностики рака, а также для контроля за рецидивом после лечения или хирургического вмешательства. Чем меньше ctDNA в крови — тем лучше организм реагирует на лечение.
И наоборот — рост ctDNA сигнализирует о неэффективности терапии или возвращении болезни.
Преимущества по сравнению с другими методами анализа крови
Сегодня ctDNA можно определить с помощью целого ряда тестов, включая секвенирование нового поколения.
Однако такие технологии дороги, требуют образцов высокой чистоты и сложного оборудования. Fragle, по сравнению с ними, отличается рядом серьёзных преимуществ:
- требует минимального объёма биоматериала;
- работает быстро и надёжно;
- не требует информации о конкретной опухоли;
- обходится в десятки раз дешевле — ориентировочная стоимость анализа составляет около 50 $ ;
- легко интегрируется в существующие лабораторные процессы.
Эта доступность и простота позволяют применять технологию не только в научных исследованиях, но и в клинической практике.
Искусственный интеллект в диагностике: новые горизонты
Fragle — это не просто алгоритм. Это обученная система, способная различать паттерны длины ДНК-фрагментов с точностью, недоступной человеческому глазу или стандартному анализу.
В ходе валидации учёные использовали полногеномные данные пациентов с разными формами рака, а также образцы от здоровых людей.
В результате Fragle показал высшую точность и чувствительность, особенно по сравнению с методами, не знающими данных о конкретной опухоли.
Такая универсальность делает Fragle особенно ценным. Его можно применять при раке лёгких, молочной железы, поджелудочной железы, яичников, а также при менее распространённых опухолях.
Особенно важен этот подход для ранней диагностики рака, когда других симптомов ещё нет, а ctDNA уже появляется в кровотоке.
Где уже используется метод: клиническое применение
Исследователи A*STAR GIS уже применяют Fragle в реальных условиях: в рамках сотрудничества с онкологическим центром ведётся наблюдение за более чем 100 пациентами, проходящими лечение.
Каждые два месяца они сдают кровь на анализ ctDNA с помощью Fragle. Это позволяет врачам отслеживать прогресс лечения в режиме реального времени — корректировать дозировки, вовремя менять препараты или принимать решение о дополнительных исследованиях.
В дальнейшем технология может быть использована и для скрининга — то есть выявления рака у людей без симптомов, но с высоким риском заболевания, например, по наследственной линии или при наличии предраковых состояний.
Экономия времени и средств
Одна из ключевых задач, которую ставили перед собой разработчики, — сделать тестирование не только точным, но и доступным.
Как подчёркивает руководитель проекта, доктор философии Андерс Скандеруп,
«Cуществующие подходы зачастую сложны, требуют дорогостоящей подготовки проб и не всегда подходят для клинической практики. Мы хотели создать технологию, которую можно использовать без лишней нагрузки на врачей и лаборатории».
Fragle полностью соответствует этому принципу. Анализ проводится на стандартном оборудовании, результаты готовы быстро, а стоимость позволяет проводить мониторинг чаще, чем это было возможно ранее.
А главное — Fragle легко интегрируется в уже существующие лабораторные процедуры. Не нужно переоборудовать лаборатории или переучивать персонал: достаточно внедрить программное обеспечение, и всё заработает.
Потенциал применения: не только во время лечения
Fragle может использоваться не только при активной фазе лечения. Он особенно полезен после завершения терапии — в фазе наблюдения.
После хирургического вмешательства, химио- или лучевой терапии у пациента может не быть явных признаков болезни, но в организме всё ещё могут оставаться одиночные опухолевые клетки.
Именно циркулирующая опухолевая ДНК в крови может подсказать врачу, стоит ли ожидать рецидива, и когда необходимо вмешаться.
Таким образом, Fragle — это ещё и инструмент профилактики, позволяющий обнаружить возврат болезни до того, как он проявится клинически.
Будущее диагностики: взгляд исследователей
Команда учёных из A*STAR GIS уже планирует расширять спектр применения технологии.
В ближайшее время они намерены запустить дополнительные клинические исследования, чтобы сделать Fragle стандартной частью онкологической помощи.
Как отмечает доктор Ван Юэ, исполнительный директор института:
«Мы воодушевлены возможностями, которые открывает Fragle. Это не просто новый метод — это шаг в сторону более точной, доступной и персонализированной медицины. Он позволит улучшить уход за пациентами и повысить эффективность лечения».
Заключение: новая эра в онкологической диагностике
Искусственный интеллект всё активнее внедряется в медицину, и Fragle — яркий тому пример.
Технология, разработанная исследователями A*STAR GIS, даёт врачам и пациентам новый, более эффективный инструмент для борьбы с раком. Она позволяет:
- быстро и точно выявлять ctDNA;
- отслеживать динамику лечения;
- замечать рецидивы до появления симптомов;
- проводить анализ по доступной цене;
- интегрировать методику в любую современную лабораторию.
Всё это делает Fragle не просто научной разработкой, а реальным шагом к будущему медицины — доступному, точному и ориентированному на пациента.
Источник: Published: 07 March 2025, Nature Biomedical Engineering, volume 9, pages 307–319 (2025), A deep-learning model for quantifying circulating tumour DNA from the density distribution of DNA-fragment lengths, Guanhua Zhu, Chowdhury Rafeed Rahman, Victor Getty, Denis Odinokov, …
Благодарим вас за то, что дочитали нашу статью до самого конца. Надеемся, что она оказалась для вас полезной.
Просим вас соблюдать правила при написании комментариев, иначе они могут быть удалены.
Не забудьте подписаться и включить напоминание на нашем канале, чтобы получать уведомления о новых публикациях.
Спасибо за ваше внимание и понимание.
Благодарим вас за то, что дочитали нашу статью до самого конца. Надеемся, что она оказалась для вас полезной.
Просим вас соблюдать правила при написании комментариев, иначе они могут быть удалены.
Не забудьте подписаться и включить напоминание на нашем канале, чтобы получать уведомления о новых публикациях.
Спасибо за ваше внимание и понимание.
Комментариев нет:
Отправить комментарий