Dirbtinis intelektas patikrino 100 metų senumo vėžio teoriją: mokslininkai pamatė tai, ko anksčiau nepavyko

Europos molekulinės biologijos laboratorijos (EMBL) mokslininkai sukūrė dirbtiniu intelektu (DI) paremtą sistemą, galinčią aptikti itin retas ląsteles su ankstyvais genetiniais pažeidimais. Šie pažeidimai jau daugiau nei šimtmetį laikomi galimu vėžio atsiradimo mechanizmu. Naujas metodas leidžia pirmą kartą dideliu mastu stebėti šį procesą ir praktiškai patikrinti seną teoriją apie ankstyvą ligos kilmę.

Patikrino seną teoriją

Europos mokslininkų sukurta sistema „MAGIC“, jungianti DI, pažangią mikroskopiją ir lazerinį ląstelių žymėjimą, patikrino šimto metų senumo hipotezę apie vėžio atsiradimą. Dar XX amžiaus pradžioje vokiečių biologas Theodoras Boveris teigė, kad vėžys gali prasidėti dėl chromosomų pasiskirstymo klaidų ląstelėms dalijantis. Tokios klaidos gali lemti neteisingą chromosomų skaičių ar jų struktūros pokyčius, kurie sutrikdo normalų ląstelės veikimą.

Tačiau ilgą laiką mokslininkams buvo sunku šią teoriją patikrinti praktiškai. Ląstelės su tokiais pažeidimais yra labai retos ir dažnai greitai žūva.

Pasitelkę „MAGIC“ sistemą mokslininkai galėjo automatiškai aptikti šias retas ląsteles tarp tūkstančių kitų ir jas pažymėti lazeriu. Tai leido tyrėjams išskirti ląsteles su mikrobranduoliais ir atlikti jų genetinę analizę.

Tyrimas, paskelbtas mokslo žurnale „Nature“, parodė, kad tokios ląstelės dažnai pasižymi genomo nestabilumu ir chromosomų struktūros pokyčiais, procesais, kurie iš tiesų gali būti laikomi vienais ankstyviausių vėžio vystymosi etapų ir lemiančių atsparumą chemoterapijai, nekontroliuojamą ląstelių dalijimąsi, metastazes ar greitą naviko formavimąsi.

Mokslininkai taip pat galėjo stebėti, kaip šios chromosomų klaidos veikia ląstelės genomą ir kokie genetiniai pokyčiai atsiranda po neteisingo chromosomų pasiskirstymo. Tai suteikė naujų įrodymų, kad tokie genetiniai sutrikimai gali būti svarbus žingsnis vėžio atsiradimo procese.

Kaip veikia sukurta technologija

„MAGIC“ sistema sujungia kelias technologijas į vieną tyrimo platformą. Pirmiausia automatizuotas mikroskopas fotografuoja tūkstančius ląstelių. Tada DI algoritmas analizuoja gautus vaizdus ir ieško ląstelių, kuriose matomi mikrobranduoliai – maži papildomi DNR branduoliai, atsirandantys dėl chromosomų pasiskirstymo klaidų.

Kai DI aptinka tokią ląstelę, įsijungia lazerinė žymėjimo sistema. Ji tiksliai pažymi aptiktą ląstelę fluorescenciniu žymekliu, kad tyrėjai galėtų ją atskirti nuo kitų ir vėliau išskirti genetiniams tyrimams. Tokiu būdu mokslininkai gali surinkti ir analizuoti būtent tas ląsteles, kurios turi ankstyvus chromosomų sutrikimus.

Ši technologija leidžia automatizuotai patikrinti dešimtis tūkstančių ląstelių, o tai anksčiau būtų reikalavę daug rankinio darbo. Būtent toks didelis mastas padėjo pirmą kartą sistemingai tirti retas ląsteles, kurios gali būti svarbios suprantant vėžio atsiradimą.

Vizualiai pateiktas „MAGIC“ veikimo paaiškinimas:

Tyrimo reikšmė mokslininkams ir visuomenei

Mokslininkų teigimu, naujas metodas padės geriau suprasti pačius pirmuosius vėžio vystymosi etapus. Iki šiol tyrėjai dažniausiai galėjo analizuoti jau susiformavusius navikus, tačiau mažiau žinojo apie procesus, vykstančius dar prieš ligai išsivystant.

Tyrėjai pabrėžia, kad tokie metodai gali padėti nustatyti naujus biologinius žymenis, leidžiančius užtikrinti ligos požymių aptikimą. Tai svarbu kuriant ankstyvos diagnostikos technologijas ir geriau suprantant, kaip normalios ląstelės gali virsti vėžinėmis.

Be to, nauja sistema gali būti pritaikyta ir kitose biologijos srityse, kur reikia aptikti itin retas, bet svarbias ląsteles.

Tuo pat metu mokslininkai taip pat analizuoja, kokie išoriniai veiksniai labiausiai didina ligos riziką.

Apie tai, kiek vėžio atvejų būtų galima išvengti ir kokie yra pagrindiniai rizikos veiksniai rašėme: Mokslas skaičiuoja: milijonų vėžio atvejų buvo galima išvengti – įvardyti didžiausi rizikos veiksniai