Как ИИ лечит рак?

Методов уничтожения раковых опухолей много: операция, химиотерапия, лучевая, иммунотерапия, таргетная, имунная и лучевая терапии. Всегда есть одна существенная проблема — врачи не могут составить адекватную клиническую картину. Врачу непонятно, какая терапия даст положительную реакцию и приведет к ремиссии.

В сегодняшнем обзоре:

- Какая главная проблема рака?

- Тест с подбором лечения за три дня?

- Почему стартап собрал много денег?

Пока весь мир трещит от новостей про вылеченный ВИЧ, мы возвращаемся к раку.

В нормальных условиях клетки организма растут, делятся и умирают в строго регулируемых пределах, однако при раке этот процесс выходит из-под контроля.

Раковые клетки могут формировать новообразования, называемые опухолями, которые могут быть злокачественными (способными к метастазированию) или доброкачественными (не метастазирующими). Метастазирование представляет собой процесс распространения раковых клеток из первичного очага в другие части тела. Неконтролируемое размножение.

Причины возникновения рака многообразны и включают в себя как генетические, так и внешние факторы. Генетические мутации, которые могут быть унаследованы или возникать спонтанно, играют ключевую роль в развитии многих форм рака. Эти мутации могут затрагивать гены, ответственные за контроль клеточного цикла, репарацию ДНК и апоптоз (запрограммированную клеточную смерть).

Внешние факторы, способствующие развитию рака, включают воздействие канцерогенов, таких как химические вещества (например, табачный дым), радиация (включая ультрафиолетовое излучение) и некоторые вирусы (например, вирус папилломы человека).

Кроме того, определенные поведенческие и диетические факторы, такие как употребление алкоголя, неправильное питание и низкая физическая активность, могут увеличивать риск развития рака из-за постоянного обновления клеток. У алкоголиков — восстановление клеток печени, у курильщиков — легких.

Современные методы лечения рака включают в себя хирургическое вмешательство, химиотерапию, лучевую терапию, иммунотерапию, таргетную терапию и гормональную терапию. Хирургическое вмешательство направлено на удаление опухоли и окружающих ее тканей, что особенно эффективно на ранних стадиях заболевания.

Химиотерапия использует препараты, которые убивают быстро делящиеся клетки, включая раковые, однако она также затрагивает здоровые клетки, что приводит к значительным побочным эффектам.

Лучевая терапия использует ионизирующее излучение для разрушения раковых клеток и уменьшения размеров опухолей. Кстати, возникает рак из-за излучения таким же способом. Радиация или ультрафиолет разрушают нейтронами клетки ДНК, из-за которых появляются неконтролируемые опухоли.

Иммунотерапия направлена на усиление или восстановление естественной способности иммунной системы организма бороться с раком, используя, например, ингибиторы контрольных точек иммунитета или CAR-T клетки.

Таргетная терапия включает использование препаратов, которые специально направлены на определенные молекулярные мишени, связанные с ростом и выживанием раковых клеток, минимизируя повреждение нормальных клеток.

Гормональная терапия применяется при лечении гормонозависимых опухолей, таких как рак груди и рак предстательной железы, и направлена на блокирование действия гормонов, способствующих росту опухоли.

Каждый из этих методов может использоваться отдельно или в комбинации в зависимости от типа рака, его стадии, локализации и общего состояния здоровья пациента.

Наблюдается значительный прогресс в области персонализированной медицины, где лечение подбирается с учетом индивидуальных особенностей пациента по генетическим мутациям и общим биомаркерам. Выживаемость в странах буквально зависит от степени персонализации обследования.

Как мы уже сказали, раковая опухоль и даже клетка — это не единый и понятный вирус с четким геномом. Врачи не могут подсмотреть в табличку, выявить штамп и по нему спрогнозировать дальнейшее течение болезни — рак и его ДНК возникает вероятностно.

Если обследование проводится комплексно, то выявить грамотную стратегию лечения достаточно сложно. Общий и биохимический анализ крови позволяет выявить изменения, характерные для некоторых видов рака, такие как анемия, изменения уровня лейкоцитов, тромбоцитов и метаболитов. Определение уровня онкомаркеров – специфических белков или других молекул, которые могут повышаться при наличии злокачественных опухолей...

Например, повышенные уровни простат-специфического антигена (PSA) могут указывать на рак предстательной железы, а повышенные уровни альфа-фетопротеина (AFP) могут свидетельствовать о гепатоцеллюлярной карциноме.

Впрочем, проблема лечения рака упирается в выбор лечения на основе всех собранных данных. Иногда их так много, что врач бьется головой об стену, хотя так и мечтает спасти жизнь своему пациенту. ИИ в этом отношении — настоящее спасения. Больше никаких шансов, вероятностных процентов — гибкая и универсальная аналитика.

Мы научились уничтожать раковые клетки, но не научились выбирать методы и строить адекватную клиническую картину.

Valar Labs в коллабе с Vesta Labs разработали систему мониторинга и тестов для превентивного отслеживания развития рака. Они собрали 22 млн долларов совсем недавно и, судя по исследованиям, показывают неплохие результаты.

Искусственный интеллект работает как партнер. Врач подбирает решение параллельно ИИ, которое интерпретирует свод противоречивых накопленных данных. Важно, что главный CEO, co-фаундеры и MD имеют медицинское образование и PhD, научные степени разного класса. Такая команда способна составлять грамотное УТП на рынке и формировать нишевый продукт, который мог бы покрывать реальные проблемы клиник и отдельных пациентов.

Одна из проблем стартапов — неправильный подбор индивидуального предложения из-за недостатка знаний в специфической области. Рынок медицины упирается не только в общее положение оборота денег, но и реальных научных медицинских знаний. Только благодаря им можно разрабатывать совершенно новый продукт, выстроенный на "боли" врачей.

Первая особенность — проект полностью интегрируем в уже существующую экосистему клиник. Тест и диагностика разработаны так, чтобы подстраивать существующие процессы под молекулярное тестирование без дополнительных затрат.

А все из-за "патологических слайдов" – кусков опухолей и других органических тканей, которые "скринятся" на молекулярном уровне. Данные сразу отправляются в ИИ и базы данных клиники. Причем оборот информации и постановка диагноза достигают одного часа!

Это вам не неделю ждать стадию рака, когда момент упущен.

Геномные данные получаются с использованием методов секвенирования ДНК: секвенирование всего генома (WGS), экзомное секвенирование (WES) и RNA-seq. Секвенирование – то же разбиение генома на внятные и считываемые части (белковый уровень).

Данные о мутациях, экспрессии генов и других геномных особенностях структурируются в формате VCF (Variant Call Format) или BAM (Binary Alignment/Map). Грубо говоря, подбирается бинарная карта Нужно понимать, что переведенные в удобоваримый вид геномы под международный формат данных BAM – еще половина дела. Теперь эти сырые для ИИ данные нужно как-то аннотировать.

Выявленные варианты аннотируются с использованием баз данных: как ClinVar, dbSNP и COSMIC, чтобы определить их возможное клиническое значение. Аннотация позволяет определить, какие мутации связаны с заболеваниями, какие из них являются патогенными или потенциально значимыми для терапии. Аннотируют через ANNOVAR и SnpEff.

Поэтому предварительная работа достаточно сложная.

Это вам не цветочки на фотографиях помечать.

Пока что значительное достижение компании — разработка теста рака мочевого пузыря. Вот некоторые тезисы, выведенные из работы нейронки:

- У пациентов с наличием биомаркеров риск отсутствия ответа на БЦЖ в 2 раза выше, чем у пациентов с отсутствием биомаркеров

- У пациентов с высокими показателями рецидива риск рецидива в течение 6 и 24 месяцев повышен в 2 раза.

- У пациентов с высоким показателем прогрессирования риск прогрессирования заболевания в течение 3 лет повышен в 3 раза.

Мы не просто получаем систему аналитики для применения готовых паттернов лечения к пациенту на основе информации, но и инструмент для проведения научных исследований и составления новых выводов.

“Внедрение Vesta стало для меня переломным моментом. Возможность предсказать, какие из моих пациентов не отреагируют на БЦЖ, и направить их к альтернативному варианту лечения — это смена парадигмы в лечении рака мочевого пузыря.”

Vesta — единственный диагностический метод для рака мочевого пузыря, который позволяет прогнозировать эффективность лечения БЦЖ с использованием рутинной гистологии.

Механизм действия БЦЖ в лечении рака мочевого пузыря связан с его способностью стимулировать иммунную систему. БЦЖ вводится непосредственно в мочевой пузырь через катетер, что позволяет локально активировать иммунные клетки. https://suo-abstracts.secure-platform.com/a/gallery/rounds/15/details/2304

Введение БЦЖ вызывает воспалительный ответ в стенке мочевого пузыря, привлекая макрофаги, лимфоциты и другие иммунные клетки к месту введения. Эти клетки затем атакуют и разрушают раковые клетки.

С момента объявления о начальном финансировании в размере 4 миллионов долларов под руководством a16z в 2022 году Valar Labs опубликовала более дюжины рецензируемых публикаций и рефератов, демонстрирующих, что разработанная ими технология может использоваться для точного прогнозирования результатов лечения пациентов при нескольких терапевтических режимах для нескольких основных типов рака.

Эффективность их тестов доказана на научном уровне в поле "строгого" рецензирования. Стартап не оказался единорогом только из-за отсутствия фиктивной "клюшки" с многократным ростом.

Сейчас компания анонсировала валидационный анализ биомаркеров CHAI. https://www.auajournals.org/doi/10.1097/01.JU.0001008580.58088.27.12

Биомаркеры, для тех кто в танке, это определенные наборы условий, которые указывают на существование и характеристики опухолей, раковых клеток. Накопление биомаркеров — необходимая часть анализа любого заболевания, это буквально измеримые показатели, которые могут описать весь спектр прогрессии болезни и ответной реакции терапии.

Накопление крупного числа биомаркеров уже не оставляет шанса врачам — нужно много математики и сложной аналитики.

Превращение рака в менее смертельную болезнь потребует достижений как в терапии, так и в диагностике. В то время как новые методы лечения могут занять несколько лет, чтобы выйти на рынок, существующие методы лечения, которые у нас уже есть, могут существенно улучшить результаты.

Стартап Valar Labs, как и Vesta остаются пионерами в этой области. Пожелаем им удачи и крупных инвестиций.