پاتولوژیست‌ها برای تعیین نوع و شدت سرطان معمولاً برش‌های نازک از بافت تومور را زیر میکروسکوپ بررسی می‌کنند. اما شناسایی تغییرات ژنتیکی که رشد تومور را تحریک می‌کنند و برای تصمیم‌گیری درمانی حیاتی هستند، نیازمند تعیین توالی ژنتیکی RNA تومور است؛ فرآیندی که هفته‌ها زمان برده و هزینه‌بر است. اکنون محققان دانشگاه استنفورد ابزاری مبتنی بر هوش مصنوعی با نام SEQUOIA طراحی کرده‌اند که قادر است تنها با استفاده از تصاویر میکروسکوپی استاندارد، فعالیت هزاران ژن در سلول‌های تومور را پیش‌بینی کند. این ابزار که نتایج آن در مجله Nature Communications منتشر شده، با داده‌های بیش از ۷,۰۰۰ نمونه تومور مختلف آموزش داده شده است. محققان نشان داده‌اند که SEQUOIA می‌تواند با استفاده از تصاویر معمولی بیوپسی، تغییرات ژنتیکی در سرطان‌های پستان و همچنین پیش‌بینی نتایج بیمار را ارزیابی کند.  

پیشرفت مبتنی بر ژنومیک  

در سال‌های اخیر، پزشکان انتخاب روش‌های درمانی مانند شیمی‌درمانی، ایمن‌درمانی یا هورمون‌درمانی را نه‌تنها براساس نوع سرطان بلکه بر مبنای ژن‌های فعال در تومور انجام می‌دهند. فعال یا غیرفعال شدن ژن‌ها می‌تواند بر میزان تهاجم تومور، احتمال متاستاز یا واکنش به داروها تأثیر بگذارد. دسترسی به این اطلاعات معمولاً به آزمایش‌های ژنتیکی پرهزینه نیاز دارد. تیم تحقیقاتی استنفورد با استفاده از هوش مصنوعی به دنبال یافتن الگوهای پنهانی در تصاویر بیوپسی بودند که ناشی از فعالیت ژنتیکی خاص است.  

نحوه عملکرد SEQUOIA  

محققان با استفاده از ۷,۵۸۴ نمونه بیوپسی از ۱۶ نوع سرطان، این مدل را آموزش دادند. این بیوپسی‌ها با روشی استاندارد به نام رنگ‌آمیزی هماتوکسیلین و ائوزین تهیه شده بودند و اطلاعاتی از ترانسکریپتوم سلول‌ها (ژن‌های فعال) نیز موجود بود. ابزار SEQUOIA توانست فعالیت بیش از ۱۵,۰۰۰ ژن را از تصاویر رنگ‌آمیزی‌شده پیش‌بینی کند. در برخی سرطان‌ها، این پیش‌بینی با داده‌های واقعی همبستگی بالای ۸۰ درصد داشت. این مدل در پیش‌بینی الگوهای ژنتیکی بزرگ‌تر که شامل صدها ژن مرتبط با التهاب یا رشد سلولی هستند، حتی دقت بیشتری نشان داد. همچنین، نتایج این تحلیل به صورت نقشه‌های بصری از بیوپسی تومور نمایش داده می‌شود که به پزشکان امکان می‌دهد تفاوت‌های ژنتیکی در نواحی مختلف تومور را ببینند.  

کاربرد در سرطان پستان و پیش‌بینی نتایج بیماران  

برای ارزیابی کاربرد این ابزار، محققان روی ژن‌های مرتبط با سرطان پستان که در آزمایش‌های تجاری استفاده می‌شوند تمرکز کردند. SEQUOIA توانست با استفاده از تصاویر میکروسکوپی، همان نتایج آزمایش‌های ژنومی مانند MammaPrint را ارائه دهد. این ابزار بیماران در معرض خطر بالا را شناسایی کرده و پیش‌بینی کرد که احتمال عود سرطان در این بیماران بیشتر است.  

 آینده SEQUOIA  

اگرچه SEQUOIA هنوز برای استفاده بالینی نیاز به آزمایش‌های بیشتر و تأییدیه FDA دارد، این ابزار می‌تواند نیاز به آزمایش‌های گران‌قیمت ژنومی را کاهش دهد. به گفته محققان، این مدل برای تمامی انواع سرطان قابل استفاده بوده و امکان بررسی هر امضای ژنتیکی موجود را فراهم می‌کند. این تحقیق با حمایت مؤسسه ملی سرطان آمریکا، بنیادهای علمی بلژیک و اسپانیا و دانشگاه گنت انجام شده است.

منبع خبر: scitechdaily