Rewolucja w wykrywaniu raka. Komórki nowotworowe widać na poziomie nano

W przypadku nowotworów nadal brakuje nam satysfakcjonującego procesu leczenia, który charakteryzowałby się wysoką skutecznością. Dzieje się tak z kilku powodów. Przede wszystkim uniwersalna terapia byłaby trudna do sformułowania ze względu na to, że każdy nowotwór jest inny. Ponadto, komórki nowotworowe są tak podobne do tych z naszego organizmu, że nasz system immunologiczny ma problem z ich rozpoznaniem. Dlatego też częstą rekomendacją jest chemioterapia, która niszczy zarówno komórki nowotworowe, jak i te zdrowe.

Polecamy na Geekweek: Moskwa kupiła chińskie transportery Dongfeng. Będą walczyć w... metrze?

Kluczowa w walce z rakiem jest szybkość rozpoznania. Im wcześniejsze stadium nowotworu, tym większa szansa, że uda się go pokonać. Dlatego naukowcy z kilku renomowanych instytucji badawczych, w tym Centrum Regulacji Genomiki (CRG) oraz Uniwersytetu Kraju Basków (UPV/EHU), opracowali zaawansowaną sztuczną inteligencję zdolną do rozróżniania komórek nowotworowych od zdrowych oraz wykrywania bardzo wczesnych etapów ognisk.

Sztuczna inteligencja wykryje raka na poziomie nano

Naukowcom udało się opracować narzędzie AINU (AI of the Nucleus), które jest w stanie analizować wysokorozdzielcze obrazy komórek uzyskane za pomocą techniki mikroskopii STORM, która pozwala na zobrazowanie struktur na poziomie nanoskalowym. Dzięki tej technologii możliwe jest wykrycie zmian wewnątrz komórek o rozmiarach zaledwie 20 nanometrów, czyli zbyt małych, by mogły one zostać wykryte tradycyjnymi metodami.

Czytaj dalej poniżej

Endoskopia bez wychodzenia z domu. Ta kapsułka zbada cały układ pokarmowy! Kacper Cembrowski

W tym niewielkim urządzeniu skryto AI do wykrywania groźnych zmian skórnych Patryk Koncewicz

AINU to konwolucyjna sieć neuronowa, czyli rodzaj sztucznej inteligencji zaprojektowanej do analizy danych wizualnych. Podobne technologie są wykorzystywane m.in. w systemach rozpoznawania twarzy w smartfonach oraz w autonomicznych pojazdach do nawigacji. W medycynie tego typu sieci neuronowe są już używane do analizy obrazów medycznych, takich jak mammogramy czy tomografie komputerowe, aby zidentyfikować objawy nowotworów, które mogą zostać przeoczone przez ludzki wzrok.

Naukowcy wytrenowali AINU na obrazach jąder komórkowych wielu różnych typów komórek, analizując ich struktury w trójwymiarowej przestrzeni. Po odpowiednim przeszkoleniu sztuczna inteligencja była w stanie rozpoznać i klasyfikować nowe obrazy jąder komórek jako nowotworowe lub zdrowe, wyłącznie na podstawie analizy rozmieszczenia DNA i enzymów wewnątrz jądra.

Wyniki AINU są obiecujące, jednak nadal jest kilka przeszkód, które skutecznie mogą powstrzymać sztuczną inteligencję przed wejściem do powszechnego użytku. Przede wszystkim obrazowanie STORM wymaga specjalistycznego sprzętu. Ten aktualnie dostępny jest wyłącznie w laboratoriach badawczych. Co więcej, AINU w obecnym stanie potrafi analizować tylko kilka komórek jednocześnie, co może się okazać zbyt wolne do celów diagnostycznych.