Ein neuer Weg, um Krebs zu erkennen: AI diagnostiziert die DNA von Mikroorganismen aus dem Blut

Die Früherkennung von Krebs bietet die Möglichkeit, den Patienten zu heilen, bevor die Krankheit zu schwer wird. Am häufigsten sind Krebserkrankungen mit dem menschlichen Genom verbunden. Aber wie sich herausstellte , ist Genetik nicht alles, verschiedene Arten von Mikroorganismen tragen zur Entstehung von Krebs bei.

Sie stören vielmehr die Behandlung. Es ist zwar noch nicht klar, welche Mikroorganismen und wie zur Entwicklung verschiedener Krebsarten beitragen. Diese Frage wird wahrscheinlich in naher Zukunft untersucht. Andererseits kann man mit Sicherheit sagen, welche Mikroorganismen bei verschiedenen Krebsarten gedeihen. Dementsprechend kann die DNA dieser Mikroorganismen als Marker für Krebs dienen.

Wissenschaftler haben eine DNA-Bibliothek von Mikroorganismen erstellt, eine Vielzahl von Ergebnissen von onkologischen Patientenanalysen verarbeitet und dann diejenigen identifiziert, die für verschiedene Arten von Tumoren spezifisch sind. Laut den Autoren der Idee können Sie mit dieser Abhängigkeit eine universelle Methode zur Diagnose von Krebs im Frühstadium entwickeln.

Neben den an diesem Projekt beteiligten Spezialisten befassen sich viele Wissenschaftler mit der Früherkennung von Krebs. So könnte bald eine Reihe von Tests erscheinen, die Tumore anhand einer Blutprobe identifizieren. Der Marker hier ist genau das spezifische Protein oder die mutierte DNA.

Der Entwicklungsstand der modernen Technologie ermöglicht es, Spuren, die Wissenschaftler hätten hinterlassen können, von den Analysespuren auszuschließen.

Um einen zuverlässigen Test zu entwickeln, analysierte eine Gruppe von Wissenschaftlern unter der Leitung von Gregory Poora von der University of California in San Diego über 18.000 Proben. Das Biomaterial wurde Patienten mit 33 Arten von Tumoren entnommen. Als nächstes verwendeten die Wissenschaftler den Atlas der Krebsgenome, um fremde DNA und RNA zu identifizieren. Gleichzeitig lernten die Autoren der Technik, Material auszuschließen, das versehentlich in die Probe gelangt war.

Danach verwendeten die Wissenschaftler eine Methode namens stochastische Gradientenverstärkung. Er musste zwischen Proben mit Tumoren und Proben ohne Krebs unterscheiden. Die erste Base wurde nach Krebsarten klassifiziert. Um das Ergebnis zu verifizieren, wurde die Probe in zwei Teile geteilt, wobei der Algorithmus für jeden von ihnen separat trainiert wurde, und dann die erhaltenen Modelle auf die andere Hälfte der Daten angewendet.



Danach wurden nur noch Proben von Patienten mit dem ersten und zweiten Krebsstadium entnommen. Weiter wurde speziell entwickelte Software auf die Ergebnisse der Probenanalyse geschult.

Die letzte Phase des Projekts ist die Überprüfung der Richtigkeit des Algorithmus „vor Ort“. Zu diesem Zweck führten die Wissenschaftler Blutuntersuchungen an 69 offensichtlich gesunden Menschen sowie an 100 Patienten im dritten oder vierten Stadium durch, um die extrazelluläre DNA des Plasmas zu sequenzieren. Auf die erhaltenen Proben mikrobieller DNA wurde der oben beschriebene Algorithmus angewendet.

"Fast alle früheren Krebsstudien haben gezeigt, dass Tumore ein steriles Medium sind, und die komplexe Wechselwirkung von Krebszellen mit Viren, Bakterien und anderen Mikroorganismen, die in und auf unserem Körper leben, ignoriert", erklärtin einer Pressemitteilung Professor Rob Knight von der University of California in San Diego. "Die Anzahl der mikrobiellen Gene in unserem Körper übersteigt die Anzahl der menschlichen Gene bei weitem. Daher ist es nicht verwunderlich, dass sie wichtige Hinweise auf unsere Gesundheit geben."

Die Technik zeigte ihre beste Seite - sie ermöglichte es, die Art des Tumors in jedem Stadium zu bestimmen. Die Genauigkeit der Methode beträgt ca. 90%. Es geht um die Genauigkeit der Krebsdiagnose, es gab keine falsch positiven Ergebnisse für gesunde Menschen. In 81% der Fälle ermöglichte die Technologie die Unterscheidung zwischen freiwilligen Proben mit Lungenkrebs und Prostatakrebs.

In naher Zukunft wollen Wissenschaftler genau herausfinden, wie die in der Analyse verwendeten Mikroorganismen mit der Entstehung von Krebs zusammenhängen. Außerdem ist nicht klar, wo sie sich befinden - im Tumor, im Bindegewebe oder in Immunzellen.