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准确率90%以上!新型人工智能血液检测技术高效识别肺癌患者
时间:2021-09-10 12:10:06  作者:lfy  来源:生物谷
再生医学网获悉,近日,一篇发表在国际杂志Nature Communications上题为“Detection and characterization of lung cancer using cell-free DNA fragmentomes”的研究报告中,来自约翰霍普金斯大学医学院等机构的科学家们通过研究开发了一种新型人工智能血液检测技术,其能在来自约800名患癌或不患癌个体的样本中检出超过90%的肺癌病例。
  肺癌是致死率最高的癌症之一,同时,也是目前最难治疗的癌症之一。目前,临床医学针对肺癌的治疗,仍秉持早发现、早治疗的原则。不过,由于肺癌前期较难诊断,一经发现多为晚期,所以使得肺癌患者的5年生存率极低。而想要解决这一难题,首先就应提高肺癌的早期诊断率。好消息是,随着AI技术的崛起,使得这一愿景正在变为现实。

  再生医学网获悉,近日,一篇发表在国际杂志Nature Communications上题为“Detection and characterization of lung cancer using cell-free DNA fragmentomes”的研究报告中,来自约翰霍普金斯大学医学院等机构的科学家们通过研究开发了一种新型人工智能血液检测技术,其能在来自约800名患癌或不患癌个体的样本中检出超过90%的肺癌病例。
  这种名为DELFI(对早期截留片段的DNA评估,DNA evaluation of fragments for early interception)的检测技术能发现循环在血液中的癌细胞脱落的DNA片段的独特模式,研究人员将这一技术应用到了来自丹麦、荷兰和美国的796名个体机体所采集的血样中,结果发现,DELFI技术能准确区分出肺癌患者和非肺癌患者。将这种检测技术与临床风险因素、蛋白质生物标志物结合起来,随后利用计算机断层扫描成像,DELFI技术就能帮助检测出94%的各期和各亚型的癌症患者;这其中就包括91%的早期或侵入性较低的I/II期癌症患者和96%的晚期III/IV期癌症患者。
  DELFI技术能通过研究整个基因组中不同区域存在于血液循环中的游离DNA的大小和数量,来利用血液检测技术间接测定细胞核中DNA的包装方式。健康细胞所包装的DNA就好像一个组织良好的行李箱,其中基因组的不同区域会被小心翼翼地放在不同的隔间中;相比之下,癌细胞的细胞核就更像是杂乱无章的行李箱,来自基因组的物品会被胡乱地扔进去。当癌细胞死亡时,其就会以一种混乱的方式来向血液中释放DNA;DELFI技术能利用机器学习技术(一种人工智能技术)来分析数百万个游离DNA的异常模式(包括不同基因组区域中DNA的尺寸和数量),从而帮助识别癌症的存在,这种方法还能提供一种被称之为“片段组学”的游离DNA视图,DELFI技术只需要对基因组进行较低覆盖率的测序,从而就使其能在筛查环境中具有一定的成本效益。
  这篇研究报告中,研究人员通力合作,首先对一项名为LUCAS为期7年的丹麦研究中的365名个体的血液样本中游离DNA进行了基因组测序,大部分的参与者都是肺癌高危人群,且存在与吸烟相关的症状,比如咳嗽和呼吸困难等。DELFI技术发现,后来被确诊为癌症的患者机体的片段组图谱或许会发生广泛的变化,而未患癌的人群机体的片段组图谱则具有一致性。随后,研究人员利用385名未患癌个体和46名患癌个体组成的不同人群验证了DELFI技术。在一项名为DELFI-L101的全国性临床试验中,研究人员正在1700名参与者机体中评估基于DELFI技术的检测手段,参与者包括健康人群、肺癌患者和其它癌症患者,后期研究人员希望在其它类型的癌症患者机体中来深入研究DELFI技术的可靠性和可用性。
  人工智能作为新兴技术的代表,自问世起就受到了世人的青睐,并在各个领域得到了广泛应用。对此,再生医学网表示,在医疗领域,人工智能在病例大数据管理、疾病诊断和新诊疗模式等方面大放异彩,极大地提升了临床诊疗效果。
关键字:人工智能,AI医疗,肺癌诊断,血液测癌
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