В новом исследовании ученые продемонстрировали, что тест с использованием инфракрасного света может обнаружить разницу между образцами крови пациентов с раком легких и тех, у кого нет этого заболевания, с точностью до 81%. Свои выводы они представили в исследовании, опубликованном 9 апреля в журнале ACS Central Science.

Новый тест, основанный на искусственном интеллекте (ИИ), изучает различия в молекулах, содержащихся в плазме крови — водянистой части крови, которая переносит по организму различные белки и химические соединения — такие как гормоны и витамины.

Когда образцы крови подвергаются воздействию вспышек инфракрасного света от лазера, молекулы, содержащиеся в плазме, вибрируют. В свою очередь, различные компоненты молекул поглощают или отражают энергию световых импульсов, в результате чего они излучают свой собственный характерный световой рисунок, который можно записать и считать «инфракрасным молекулярным отпечатком пальца».

Отпечатки пальцев различаются у пациентов с раком и без него, сообщают исследователи. Это позволяет предположить, что метод анализа крови может предложить новый подход к выявлению рака.

В настоящее время разрабатываются новые анализы крови, которые помогут диагностировать множество видов рака, включая рак поджелудочной железы, молочной железы и желудка. Пока такие тесты находятся на ранних стадиях разработки, их цель — выявить рак на более ранней стадии, чем существующие методы, и добиться этого менее инвазивным способом, чем, например, традиционная биопсия тканей.

«Лазерная инфракрасная молекулярная дактилоскопия выявляет рак, что демонстрирует ее потенциал для клинической диагностики», — заявила соавтор исследования Михаэла Жигман, ученый из Института квантовой оптики Макса Планка в Германии. По ее словам, при дальнейшей разработке и тестировании в более масштабных клинических исследованиях этот подход может способствовать улучшению скрининга и диагностики рака.

Чтобы создать новый анализ крови, Жигман и его коллеги сначала обучили модель искусственного интеллекта выявлять различия в отпечатках пальцев в образцах плазмы, взятых у более чем 2100 человек. В эту когорту входили пациенты с раком легких, простаты, груди или мочевого пузыря, которые еще не прошли курс лечения. Для сравнения каждому пациенту с раком исследователи показали ИИ образец крови человека того же пола и возраста, у которого не было рака.

Обучив модель искусственного интеллекта на этих данных, исследователи проверили, насколько точно он смог выявить отпечатки рака в плазме крови примерно 430 человек, которые не были включены в исходные данные. Исследователи обнаружили, что модель с точностью до 81 % различает образцы плазмы пациентов с раком легких по сравнению с образцами, полученными от людей без этого заболевания.

Однако модель оказалась гораздо менее успешной при выявлении трех других видов рака, включенных в исследование. Например, модель выявила только около 50 % случаев рака молочной железы.

Учитывая эти недостатки теста, потребуется еще много исследований, прежде чем его можно будет использовать в клинической практике.

Тем не менее, исследователи, разработавшие тест, с надеждой смотрят на его перспективы. Теперь они планируют обучить модель на более широком спектре раковых заболеваний, используя данные большего числа пациентов, чтобы понять, удастся ли повысить точность выявления рака. Особенно они хотят отточить ее способность выявлять рак на разных стадиях заболевания, говорится в заявлении.

Потенциал нового теста заключается в его способности предоставить быстрый и неинвазивный способ выявления рака легких, что может значительно улучшить результаты лечения. Ранняя диагностика имеет решающее значение для успешного лечения рака, и этот тест может стать ценным инструментом в скрининге пациентов высокого риска.

Несмотря на многообещающие результаты в отношении рака легких, исследователи признают необходимость дальнейшей оптимизации теста для других видов рака. Низкая точность в выявлении рака молочной железы и других видов рака подчеркивает сложность обнаружения различных типов рака с использованием одного и того же метода.

Будущие исследования будут направлены на увеличение обучающей выборки и включение данных о большем количестве видов рака, чтобы улучшить общую точность и чувствительность теста. Кроме того, исследователи планируют изучить возможность использования этого подхода для мониторинга прогрессирования заболевания и оценки эффективности лечения.

Успешная разработка и внедрение этого анализа крови может привести к революции в диагностике рака, обеспечивая более раннее выявление и более персонализированные стратегии лечения для пациентов. Этот прорыв открывает новые горизонты в борьбе с раком и дает надежду на улучшение результатов для пациентов по всему миру.