Profesor statystyki Erzsébet Merényi z Uniwersytetu Rice, we współpracy z naukowcami z Centrum Onkologii MD Anderson na Uniwersytecie Teksańskim – profesorem obrazowania systemów nowotworowych Pratipem Bhattacharyą oraz doktorem Patrickiem Pilié, profesorem onkologii urologicznej – otrzymała grant w wysokości 1 miliona dolarów przyznany przez Instytut Badań nad Prewencją Nowotworów w Teksasie (CPRIT). Środki te zostaną przeznaczone na rozwój narzędzi sztucznej inteligencji (AI), które mają umożliwić wcześniejsze wykrywanie agresywnych postaci raka prostaty oraz poprawę skuteczności doboru terapii.
Rak prostaty jest najczęściej diagnozowanym nowotworem u mężczyzn, jednak jego przebieg i rokowania znacząco się różnią. Wiele obecnych terapii koncentruje się na hamowaniu działania hormonów, głównie testosteronu, ponieważ wzrost nowotworu jest nimi pobudzany. Leki stosowane w tej metodzie, tzw. inhibitory sygnalizacji androgenowej, pozwalają spowolnić rozwój raka lub zmniejszyć jego rozmiary. Niestety, niektóre nowotwory z czasem adaptują się do terapii i nabierają oporności. Szczególnie dotyczy to przypadków kastracyjnie opornego raka prostaty, dla którego dostępnych jest niewiele skutecznych opcji leczenia, a rokowania pozostają niekorzystne.
Zmiany w metabolizmie komórkowym pacjentów onkologicznych mogą stanowić istotne biomarkery nowotworowe. Nowoczesne techniki obrazowania pozwalają wykrywać te zmiany, co otwiera nowe możliwości monitorowania skuteczności terapii przeciwnowotworowych, a nawet identyfikowania przedrakowych zmian w organizmie. Niestety, skomplikowana natura tych danych sprawia, że tradycyjne metody analizy statystycznej i inżynieryjnej często okazują się niewystarczające.
Dzięki finansowaniu przez CPRIT, badania zespołu koncentrują się na trzech kluczowych filarach:
● Zaawansowane, nieinwazyjne techniki obrazowania opracowane w laboratorium Bhattacharyi umożliwiają uzyskanie precyzyjnych, czasowych i spektralnych profili metabolizmu nowotworu w czasie rzeczywistym. To z kolei pozwala na szczegółowe analizowanie różnic w stanie metabolicznym guzów oraz stworzenie map ich heterogeniczności.
● Zastosowanie sztucznej inteligencji inspirowanej funkcjonowaniem ludzkiego mózgu w pracach zespołu Merényi umożliwia wychwycenie nawet najmniejszych, subtelnych wzorców w rozległych i skomplikowanych zbiorach danych. Tego typu rozwiązania pozwolą lepiej zrozumieć i modelować różnice w charakterystyce metabolicznej poszczególnych nowotworów.
● Dane z trwających badań klinicznych prowadzonych przez Piliégo nad systemową terapią z użyciem inhibitorów sygnalizacji androgenowej, zarówno u pacjentów, jak i w modelach zwierzęcych z laboratorium Bhattacharyi, pozwolą na precyzyjną interpretację odkrytych wariacji w metabolizmie nowotworowym. Analiza tych informacji umożliwi identyfikację biomarkerów sygnalizujących, którzy pacjenci są w grupie najwyższego ryzyka rozwoju agresywnych form raka na wczesnym etapie diagnozy.
Jeśli badania przyniosą oczekiwane rezultaty, możliwe stanie się znacznie wcześniejsze wykrywanie zmian nowotworowych i dopasowanie terapii do indywidualnych przypadków pacjentów. To może przyczynić się do skuteczniejszego leczenia oraz znaczącej poprawy rokowań.
Szczególnie ekscytującym aspektem projektu jest to, że metody AI, nad którymi wcześniej pracowała grupa Merényi w astronomii oraz teledetekcji Ziemi, mogą teraz znaleźć zastosowanie w medycynie onkologicznej. To pokazuje, jak interdyscyplinarna współpraca i wymiana doświadczeń pomiędzy różnymi dziedzinami nauki może mieć realny wpływ na zdrowie i życie pacjentów.
„Używając uczenia maszynowego opartego na mapach neuronowych, możemy odkryć ukryte wzorce w wysokowymiarowych zestawach danych, w tym rzadkie lub subtelne sygnały, które mogą okazać się kluczowe dla wczesnej diagnozy agresywnego raka prostaty. Pozwoli to lekarzom podejmować bardziej świadome decyzje terapeutyczne i poprawi wyniki leczenia pacjentów” – podkreśla profesor Merényi.
Rozwój sztucznej inteligencji zdolnej do analizy złożonych danych onkologicznych może w przyszłości stać się wzorem dla wykorzystania AI w innych dziedzinach onkologii i medycyny spersonalizowanej.
Instytut CPRIT od lat odgrywa kluczową rolę w walce z nowotworami, przyznając dotacje o łącznej wartości ponad 3,7 miliarda dolarów na badania akademickie, profilaktykę oraz rozwój nowych terapii. Granty CPRIT pomogły sprowadzić do Teksasu wybitnych naukowców, wspierają innowacyjne startupy i umożliwiają realizację milionów usług profilaktycznych na terenie całego stanu.
Najnowsza dotacja przyznana projektowi badawczemu nad sztuczną inteligencją w diagnostyce raka prostaty jest kolejnym krokiem w stronę rewolucji w wykrywaniu i leczeniu nowotworów, podkreślając tym samym zaangażowanie CPRIT w finansowanie przełomowych badań naukowych.