Presnosť až 96 %: Vedci vyvinuli revolučnú metódu diagnostiky rakoviny pľúc, stačí krvná vzorka

Vedci z DGIST vyvinuli revolučnú technológiu, ktorá dokáže rozoznať génové mutácie rakoviny pľúc len na základe merania tuhosti exozómov v krvi.

Nová metóda využíva atómovú silovú mikroskopiu a umelú inteligenciu s presnosťou 96 percent. Technológia otvára cestu k neinvazívnej diagnostike pomocou krvných testov. Pacienti tak budú môcť absolvovať vyšetrenie bez bolestivých biopsií tkaniva.

Rakovina pľúc zabíja každoročne milióny ľudí po celom svete. Hlavný problém spočíva v neskorej diagnostike, keď je už choroba v pokročilom štádiu. Kórejskí vedci však prichádzajú s prelomovým objavom, ktorý môže všetko zmeniť.

Tím výskumníkov z Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST) pod vedením Yoonhee Lee a Gyogwon Koo dokázal rozoznať rôzne typy rakoviny pľúc len na základe fyzikálnych vlastností drobných častíc v krvi. Tieto častice sa nazývajú exozómy a nová technológia meria ich tuhosť pomocou atómovej silovej mikroskopie.

Informuje o tom web News-Medical a štúdia uverejnená na portáli ACS Publications. 

Prečo je včasná diagnostika rakoviny pľúc taká dôležitá

Nemalocelulárny karcinóm pľúc tvorí viac ako 85 percent všetkých prípadov rakoviny pľúc. Je to najčastejší typ tohto ochorenia, no zároveň jeden z najzákernejších. V raných štádiách totiž nevykazuje takmer žiadne príznaky.

Pacienti si často všimnú problémy až vtedy, keď je nádor pokročilý a metastázy sa rozšírili do iných orgánov. V takom prípade je liečba náročná a šance na úplné vyliečenie klesajú dramaticky. Úmrtnosť na túto chorobu zostáva vysoká napriek pokroku v onkológii.

Súčasné diagnostické metódy sa spoliehajú na biopsiu tkaniva. Táto procedúra je pre pacientov záťažou – vyžaduje invazívny zákrok, často pod anestéziou. Navyše sa nedá jednoducho opakovať, čo komplikuje sledovanie vývoja choroby počas liečby.

Preto vedci už roky hľadajú spôsob, ako diagnostikovať rakovinu z krvi. Takáto „tekutá biopsia“ by bola pre pacientov šetrnejšia a umožnila by opakované vyšetrenia bez väčších komplikácií.

Exozómy prezrádzajú tajomstvá nádorových buniek

Výskumníci sa rozhodli sústrediť na exozómy – drobné vezikuly, ktoré uvoľňujú všetky bunky do krvi. Tieto mikroskopické „balíčky“ prenášajú rôzne molekuly medzi bunkami a slúžia ako komunikačný systém v organizme.

Nádorové bunky tiež vypúšťajú exozómy, no tie obsahujú informácie o genetických zmenách v rakovine. Vedci zistili, že exozómy z rôznych typov nádorových buniek majú odlišné fyzikálne vlastnosti.

Tím z DGIST pracoval s troma typmi buniek nemalocelulárneho karcinómu pľúc. Každý mal inú genetickú mutáciu: A549 bunky s mutáciou KRAS génu, PC9 bunky s mutáciou EGFR génu a PC9/GR bunky s rezistentnou formou EGFR mutácie.

Pomocou atómovej silovej mikroskopie vedci zmerali nanometrické vlastnosti jednotlivých exozómov. Zamerali sa predovšetkým na tuhosť povrchu a pomer výšky k polomeru týchto drobných častíc.

Umelá inteligencia rozozná typ rakoviny s vysokou presnosťou

Výsledky merania prekvapili aj samotných vedcov. Exozómy z A549 buniek s mutáciou KRAS vykazovali výrazne vyššiu tuhosť ako ostatné typy. Táto zmena súvisí so zmenami v lipidoch bunkovej membrány, ktoré spôsobuje daná genetická mutácia.

Exozómy z PC9 a PC9/GR buniek mali podobné vlastnosti, čo zodpovedá ich spoločnému genetickému pôvodu. Tieto zistenia potvrdzujú, že fyzikálne vlastnosti exozómov priamo odrážajú genetické zmeny v pôvodných nádorových bunkách.

Aby vedci dokázali presne klasifikovať rôzne typy exozómov, použili umelú inteligenciu. Údaje o výške a tuhosti exozómov z atómovej silovej mikroskopie spracovali pomocou hlbokého učenia.

Konkrétne použili konvolučnú neurónovú sieť DenseNet-121, ktorú natrénovali na rozpoznávanie pôvodu exozómov. Výsledky boli ohromujúce – exozómy z A549 buniek dokázal systém rozoznať s presnosťou 96 percent.

Celková priemerná AUC (plocha pod krivkou ROC) dosiahla hodnotu 0,92, čo je v diagnostike vynikajúci výsledok. Tieto čísla dokazujú, že nová metóda má obrovský potenciál pre klinickú prax.

Cesta k praktickému využitiu v nemocniciach

Najväčšou výhodou novej technológie je jej neinvazívnosť. Na rozdiel od klasickej biopsie nepotrebuje fluorescenčné značenie ani iné chemické látky. Stačí malé množstvo krvi pacienta, z ktorej sa izolujú exozómy.

Vedci Yoonhee Lee a Gyogwon Koo zdôrazňujú praktický potenciál svojho objavu: „Naša štúdia predstavuje novú diagnostickú možnosť, ako rozoznať rakovinu pľúc so špecifickými genetickými mutáciami pomocou malého množstva vzoriek exozómov.“

Tím už plánuje ďalšie kroky smerom ku klinickému využitiu. Chcú integrovať vysokorýchlostnú platformu atómovej silovej mikroskopie a otestovať technológiu na vzorkách od skutočných pacientov.

Ak sa podarí úspešne dokončiť klinické testy, nová metóda by mohla revolučne zmeniť diagnostiku rakoviny pľúc. Pacienti by mohli absolvovať presné vyšetrenie pomocou jednoduchého krvného testu, bez nutnosti invazívnych postupov.

Technológia má potenciál nielen na včasnú diagnostiku, ale aj na sledovanie účinnosti liečby. Opakované krvné testy by lekárom ukázali, ako nádor reaguje na terapiu a či sa nevyvinula rezistencia na lieky.

Čítaj viac z kategórie: Zaujímavosti