ШІ-інструмент, який може розшифровувати геном раку мозку під час операції для профілювання пухлини в реальному часі

Дослідники Гарвардського університету представили революційну розробку – інструмент штучного інтелекту (ШІ), здатний швидко розшифровувати ДНК пухлини головного мозку під час операції, надаючи критично важливу інформацію, яка може суттєво вплинути на результати лікування пацієнта. Ця інноваційна технологія, відома як CHARM (Cryosection Histopathology Assessment and Review Machine), має потенціал для революції в галузі нейрохірургії, уможливлюючи молекулярну діагностику в режимі реального часу, яка раніше була трудомістким і складним процесом.

Сучасний діагностичний підхід, що використовується в нейрохірургії, передбачає заморожування тканини мозку і дослідження її під мікроскопом. Однак цей метод має певні обмеження, оскільки заморожування може змінити зовнішній вигляд клітин і перешкоджати точній клінічній оцінці. Крім того, виявлення тонких геномних варіацій за допомогою мікроскопічного дослідження залишається складним завданням для патологоанатомів, навіть за допомогою потужних мікроскопів.

CHARM – це рішення на основі штучного інтелекту, яке дозволяє подолати ці перешкоди і витягти цінні біомедичні сигнали із заморожених патологічних слайдів. Швидко визначаючи молекулярну ідентичність пухлини під час операції, нейрохірурги отримують важливу інформацію про агресивність і поведінку пухлини. Ця інформація дозволяє їм приймати обґрунтовані рішення щодо обсягу видалення тканини мозку, що є делікатним балансом між збереженням когнітивних функцій та ефективним видаленням злоякісної тканини.

Однією з найважливіших переваг CHARM є його здатність полегшити введення лікування на місці за допомогою пластин з медикаментним покриттям безпосередньо в мозок під час хірургічного втручання. Такий персоналізований підхід особливо корисний для певних пухлин, які добре піддаються таргетній терапії.

Інструмент штучного інтелекту був навчений на великому наборі даних, що включає зразки пухлин головного мозку з різних популяцій пацієнтів. Під час тестування CHARM продемонстрував неабияку точність, успішно розрізняючи пухлини зі специфічними молекулярними мутаціями на рівні 93%. Більше того, він точно класифікував три основні типи гліом, найбільш агресивної і поширеної форми раку мозку, на основі їхніх відмінних молекулярних особливостей і прогнозів.

Можливості CHARM виходять за рамки молекулярного профілювання, оскільки він також фіксує візуальні характеристики навколишніх тканин, що дозволяє ідентифікувати ділянки з вищою клітинною щільністю та підвищеною загибеллю клітин – ознакою більш агресивних гліом. Крім того, інструмент штучного інтелекту може виявляти клінічно важливі молекулярні зміни в низькодиференційованих гліомах, які менш агресивні і менш схильні до інвазії в навколишні тканини.

Успіх інструменту в поєднанні зовнішнього вигляду клітин з молекулярним профілем пухлини ще більше підвищує його точність і імітує те, як людські патологи візуально оцінюють зразки пухлин. Така багатовимірна оцінка сприяє всебічному розумінню пухлини, забезпечуючи більш обґрунтовані рішення щодо планів лікування.

Потенціал CHARM не обмежується гліомами; дослідники припускають, що його можна перенавчити ідентифікувати інші підтипи раку мозку і, можливо, навіть рак інших органів, таких як товста кишка, легені та молочна залоза. Адаптивність цього інструменту штучного інтелекту матиме важливе значення для того, щоб йти в ногу з новими класифікаціями хвороб і використовувати найновіші знання для підтримки максимальної продуктивності.

Однак, перш ніж CHARM можна буде впроваджувати в лікарнях для клінічного використання, він повинен пройти ретельне тестування в реальних умовах і отримати дозвіл від регуляторних органів, таких як FDA. Незважаючи на це, його значення для прецизійної онкології в режимі реального часу є глибоким, оскільки він відкриває нові шляхи для покращення результатів лікування пацієнтів та оптимізації стратегій лікування пацієнтів з пухлинами головного мозку.

На завершення, поява CHARM – це монументальний стрибок вперед у нейрохірургії. Забезпечуючи швидку і точну молекулярну діагностику під час операції, цей інструмент зі штучним інтелектом дає можливість нейрохірургам приймати важливі рішення, які можуть суттєво вплинути на життя пацієнтів. Подальші дослідження та валідація продовжуються, і майбутнє точної онкології в режимі реального часу виглядає яскравішим, ніж будь-коли, пропонуючи надію незліченній кількості людей, які борються з пухлинами головного мозку та іншими формами раку.