Tak można wykryć wcześniej raka. Klucz tkwi w naszych jelitach
Nasze jelita skrywają znacznie więcej informacji o zdrowiu, niż dotąd sądzono. Bakterie i związki chemiczne w układzie pokarmowym mogą sygnalizować poważne choroby, zanim te zdążą się rozwinąć. Naukowcy znaleźli sposób, żeby to odczytać.
AI znalazła wspólny mianownik wykrywania raka żołądka, jelita oraz zapalenia jelit
Zespół badaczy przeanalizował dane z mikrobiomu (ogółu bakterii żyjących w jelitach) i metabolomu (chemicznego śladu procesów zachodzących w organizmie) pacjentów z trzema schorzeniami - rakiem żołądka, rakiem jelita grubego i nieswoistym zapaleniem jelit. Do analizy wykorzystano algorytmy uczenia maszynowego, a wyniki są obiecujące i mogą posłużyć do lepszego przewidywania schorzeń, takich jak rak żołądka, rak jelita oraz zapalenie jelit.
Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie "Journal of Translational Medicine". Prace przeprowadzili naukowcy z University of Birmingham Dubai, University of Birmingham oraz University Hospitals Birmingham NHS Foundation Trust. Projektem kierował dr Animesh Acharjee.
Przełomowe okazało się to, że modele AI wytrenowane na danych jednej choroby potrafiły trafnie wskazywać biomarkery innej. Model oparty na raku żołądka identyfikował markery zapalenia jelit. Model raka jelita grubego poprawnie wskazywał markery raka żołądka. Oznacza to, że te schorzenia mają ze sobą więcej wspólnego biologicznie, niż wcześniej zakładano.
Każda choroba ma swój charakterystyczny profil. Przy raku żołądka dominują bakterie z grup Firmicutes, Bacteroidetes i Actinobacteria. Wtedy też poziomy metabolitów, czyli produktów ubocznych reakcji chemicznych w organizmie - są wyraźnie zmienione. Jednym z kluczowych wskaźników raka żołądka jest dihydrouracyl, związek powstający podczas rozkładu RNA. Jego podwyższony poziom wiąże się z nowotworami.
W raku jelita grubego z kolei istotną rolę odgrywają Fusobacterium, bakterie znane głównie z jamy ustnej, których obecność w jelitach silnie koreluje z nowotworem, oraz Enterococcus, która w nadmiarze sprzyja stanom zapalnym. W zapaleniu jelit sygnałem jest rozchwianie rodziny Lachnospiraceae - bakterii fermentujących błonnik i produkujących związki korzystne dla jelit.
Część tych markerów pojawia się równocześnie w kilku chorobach i właśnie z tą częścią diagnostycznej zagadki i nakładaniem się na siebie kilku biomarkerów jednocześnie - AI radzi sobie wybitnie dobrze.
Obecne metody, takie jak endoskopia czy biopsja, są skuteczne, ale inwazyjne, kosztowne i niekiedy zbyt późne - ocenia dr Acharjee. Dzięki zidentyfikowanym biomarkerom mogłoby powstać coś zupełnie innego - nieinwazyjny test, który wskazuje ryzyko choroby odpowiednio wcześnie i bez zbędnych procedur.
Naukowcy planują teraz weryfikację swoich modeli na większych i bardziej zróżnicowanych grupach pacjentów. Chcą też sprawdzić, czy te same markery mogą przewidywać inne schorzenia przewodu pokarmowego.
