Новая технология анализа крови с искусственным интеллектом, разработанная и используемая исследователями онкологического центра Джона Хопкинса Киммела для успешного выявления рака легких в исследовании 2021 года, в настоящее время выявила более 80% случаев рака печени в новом исследовании с участием 724 человек.

Анализ крови, называемый DELFI (оценка фрагментов ДНК для раннего перехвата), выявляет изменения фрагментации ДНК из раковых клеток, попадающих в кровоток, известные как бесклеточная ДНК (cfDNA). В самом последнем исследовании исследователи использовали технологию DELFI на образцах плазмы крови, полученных от 724 человек в США, Европейском союзе (ЕС) и Гонконге, для выявления гепатоцеллюлярного рака (ГЦК), разновидности рака печени.

Исследователи полагают, что это первый анализ фрагментации всего генома, независимо подтвержденный в двух группах высокого риска и в разных расовых и этнических группах с различными причинами, связанными с раком печени.

Их результаты были опубликованы 18 ноября в журнале Cancer Discovery и на специальной конференции Американской ассоциации исследований рака: Точная профилактика, раннее выявление и перехват рака.

Согласно всемирному анализу бремени болезней печени (J. Hepatology, 2019), 400 миллионов человек во всем мире подвергаются более высокому риску развития ГЦК из-за цирроза, вызванного хроническими заболеваниями печени, включая хронический вирусный гепатит или неалкогольную жировую болезнь печени.

"Более раннее выявление рака печени могло бы спасти жизни, но доступные в настоящее время скрининговые тесты используются недостаточно и пропускают многие виды рака", - говорит Виктор Велкулеску, доктор медицинских наук, профессор онкологии и содиректор программы генетики рака и эпигенетики в Онкологическом центре Джона Хопкинса Киммела, который возглавлял исследование с участием Захарии Фоды, доктора медицины, доктора философии, научного сотрудника по гастроэнтерологии, Акшайи Аннапрагады, доктора медицины / аспирантки, и Эми Ким, доктора медицины, доцента медицинской школы Университета Джона Хопкинса.

Из 724 исследованных образцов плазмы 501 был собран в США и ЕС и включал образцы от 75 человек с ГЦК для обучения и проверки модели машинного обучения, типа искусственного интеллекта, который использует данные и алгоритмы для повышения точности, объясняет Фода. Для подтверждения были проанализированы дополнительные 223 образца плазмы, взятые у людей в Гонконге, и включали образцы от 90 человек с ГЦК, 66 с вирусом гепатита В (HBV), 35 с циррозом печени, связанным с HBV, и 32 человека без основных факторов риска.

Технология DELFI использует анализ крови для измерения того, как ДНК упакована внутри ядра клетки, путем изучения размера и количества бесклеточной ДНК, присутствующей в кровотоке из разных областей генома. Здоровые клетки упаковывают ДНК подобно хорошо организованному чемодану, в котором различные области генома аккуратно помещены в различные отсеки. Ядра раковых клеток, напротив, больше похожи на неорганизованные чемоданы, в которых беспорядочно разбросаны предметы со всего генома. Когда раковые клетки умирают, они хаотично выбрасывают фрагменты ДНК в кровоток.

DELFI определяет наличие рака, исследуя миллионы фрагментов cfDNA на предмет аномальных паттернов, включая размер и количество ДНК в различных областях генома. Подход DELFI требует только секвенирования с низким охватом, что позволяет этой технологии быть экономически эффективной в условиях скрининга, говорят исследователи.

В последнем исследовании исследователи провели тест, который, как было ранее показано, позволяет точно классифицировать рак легких, на фрагментах cfDNA, выделенных из образцов плазмы. Они проанализировали закономерности фрагментации в каждой выборке, чтобы составить оценку DELFI.

Баллы были низкими для лиц, не страдающих раком, с вирусным гепатитом или циррозом печени (средний балл DELFI составил 0,078 и 0,080 соответственно), но в среднем в 5-10 раз выше для 75 пациентов с ГЦК в выборках США /ЕС, причем высокие баллы наблюдались на всех стадиях рака, включая ранние -стадия заболевания (баллы DELFI для стадии 0 = 0,46, стадии A = 0,61, стадии B = 0,83 и стадии C = 0,92). Кроме того, тест выявил фрагментационные изменения в содержании и упаковке геномов рака печени, в том числе из областей генома, связанных со специфической для печени активностью.

Технология DELFI выявляла рак печени на самых ранних стадиях с общей чувствительностью — или способностью точно выявлять рак — 88% и специфичностью 98%, что означает, что она почти никогда не давала ложноположительного результата среди людей со средним риском. В образцах, собранных у лиц с высоким риском развития ГЦК, тест имел чувствительность 85% и специфичность 80%.

"В настоящее время менее 20% населения с высоким риском проходят скрининг на рак печени из-за доступности и неоптимальной эффективности тестов. Этот новый анализ крови может удвоить количество выявленных случаев рака печени по сравнению со стандартным анализом крови и повысить раннюю диагностику рака", - говорит Ким, соавтор исследования.

Исследователи говорят, что следующие шаги включают проверку этого подхода в более крупных исследованиях для клинического применения.

По данным Американского онкологического общества, ежегодно более чем у 800 000 человек во всем мире диагностируется рак печени, и он является ведущей причиной смертности от рака во всем мире.