AI pomaga ocenić ryzyko raka piersi. Komórki zdradzają „wiek mechaniczny” organizmu

Sztuczna inteligencja i nowa platforma mikroprzepływowa opracowana przez naukowców z City of Hope oraz Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley mogą zmienić sposób oceny ryzyka raka piersi. System o nazwie MechanoAge analizuje zachowanie pojedynczych komórek piersi pod wpływem ściskania i stresu mechanicznego. Badacze odkryli, że komórki mogą mieć własny „wiek mechaniczny”, który pomaga przewidywać ryzyko rozwoju nowotworu jeszcze przed pojawieniem się zmian widocznych w mammografii.

Zespół badaczy z City of Hope oraz University of California Berkeley opracował nowatorską platformę mikroprzepływową wspieraną przez algorytmy sztucznej inteligencji.

Technologia pozwala analizować pojedyncze komórki nabłonka piersi i oceniać ich reakcję na ściskanie oraz stres mechaniczny. Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie eBioMedicine. Nowe rozwiązanie ma pomóc przede wszystkim kobietom, które nie mają znanych mutacji genetycznych związanych z rakiem piersi.

System MechanoAge wykorzystuje specjalne kanały mikroprzepływowe, przez które przepływają komórki piersi.

Podczas przepływu komórki są ściskane, a urządzenie mierzy:

• ich rozmiar,
• kształt,
• podatność na deformację,
• czas powrotu do pierwotnej formy.

Naukowcy analizują następnie te dane za pomocą uczenia maszynowego.

Jednym z najważniejszych odkryć badania było zidentyfikowanie tzw. wieku mechanicznego komórek. Naukowcy zauważyli, że komórki starszych kobiet były bardziej sztywne i potrzebowały więcej czasu, aby odzyskać pierwotny kształt po ściśnięciu.

Co ważne, podobne zachowanie wykryto także u części młodszych kobiet z mutacjami genetycznymi zwiększającymi ryzyko raka piersi.

Obecnie najczęściej stosowanymi metodami oceny ryzyka raka piersi są:

• analiza mutacji genetycznych,
• modele statystyczne,
• ocena gęstości piersi,
• mammografia.

Problem polega jednak na tym, że mammografia wykrywa nowotwór dopiero wtedy, gdy guz zaczyna się rozwijać. Nowa technologia pozwala analizować zmiany na poziomie pojedynczych komórek jeszcze przed pojawieniem się widocznych zmian nowotworowych.

Według badaczy może to pomóc lepiej identyfikować kobiety wymagające częstszej diagnostyki lub wcześniejszej profilaktyki.

Naukowcy przetestowali algorytm na komórkach pochodzących od:

• zdrowych kobiet,
• kobiet z rodzinną historią raka piersi,
• pacjentek z nowotworem wykrytym w jednej piersi.

Algorytm sztucznej inteligencji skutecznie identyfikował kobiety należące do grupy podwyższonego ryzyka.

Badacze zwracają uwagę, że platforma MechanoAge została zaprojektowana jako rozwiązanie stosunkowo tanie i skalowalne.

W przeciwieństwie do wielu zaawansowanych technologii obrazowania urządzenie wykorzystuje proste komponenty elektroniczne.

Zdaniem naukowców może to ułatwić wdrożenie technologii na większą skalę i zwiększyć dostępność badań.

Projekt powstał dzięki ponad 12-letniej współpracy ekspertów zajmujących się inżynierią, biologią nowotworów oraz badaniami nad starzeniem komórek.

Naukowcy podkreślają, że właśnie połączenie różnych dziedzin pozwoliło osiągnąć przełomowe wyniki.