ИИ научился лечить самую агрессивную форму рака груди

Онкологи использовали искусственный интеллект, позволяющий находить эффективную терапию против агрессивной формы рака — трижды негативного рака молочной железы. Об этом сообщает журнал Cell Reports.

В чём проблема

На рак груди приходится до четверти случаев онкологических заболеваний среди женщин в мире. Обычно клетки опухолей экспрессируют рецепторы эстрогена, прогестерона и HER2, играющие основную роль в процессе онкогенеза. На них нацелена основная терапия, которая позволяет значительно повысить выживаемость среди пациентов.

Опухоли, в которых отсутствует экспрессия этих рецепторов, относятся к так называемому трижды негативному раку молочной железы (ТНРМЖ). На эту агрессивную, быстро прогрессирующую форму рака приходится около 15% всех злокачественных новообразований в молочной железе. Из-за отсутствия этих рецепторов опухоли не отвечают на гормональную терапию, поэтому прогноз для таких пациентов значительно хуже: обычно смертность оценивается в 40% через пять лет после постановки диагноза.

Что сделали учёные

Учёные из Университетского колледжа Лондона разработали компьютерную программу, которая оценивает генетический отпечаток человека и предсказывает, какое лечение будет наиболее эффективно убивать раковые клетки, если стандартная терапия уже не действует. Эта модель «предсказывает эффективные комбинации препаратов, которые увеличивают чувствительность пациента к лечению прозрачным и механистическим образом», говорится в исследовании.

Почему символический ИИ

Компьютерные модели давно используются в онкологии. В последнее время искусственный интеллект открыл в этом направлении совершенно новые перспективы. Однако «чёрный ящик» традиционного искусственного интеллекта, связанного с большими языковыми моделями, — когда неясно, как именно они приходят к своим выводам, — вызвал определённый скептицизм в медицинском сообществе. Вместо этого авторы использовали так называемый символический искусственный интеллект — подход, основанный на формальной логике и явном представлении знаний в виде символов и правил манипуляции ими.

Позиция авторов

«Мы рассматриваем нашу компьютерную модель как вспомогательное средство для существующей клинической практики лечения рака, а не как её альтернативу: это способ генерации новых идей, особенно в отношении белков или генов, которые можно было бы использовать в качестве мишеней для восстановления чувствительности пациента к существующим лекарствам и повышения эффективности этих методов лечения, — считает автор исследования, профессор Жасмин Фишер. — На практике вариант лечения, рекомендованный нашей моделью, при более тщательном анализе может быть отклонён врачом — например, если он сочтёт препарат слишком токсичным. Но это также может подтолкнуть их к изучению и, в конечном итоге, к выбору третьего варианта, к которому они иначе могли бы и не прийти».

Как проверяли

Чтобы проверить эффективность модели, авторы опробовали её на компьютерных копиях опухолей, которые имитировали реальные опухоли 31 пациента, участвовавшего в клиническом исследовании PARTNER. В этом исследовании пациентам давали комбинацию из четырёх препаратов химиотерапии, в том числе противоопухолевый препарат олапариб, который иногда бывает эффективен при лечении трижды негативного рака молочной железы.

Затем авторы скопировали процесс, проведённый в ходе клинического исследования, но в виде компьютерной симуляции: на каждом цифровом двойнике они наблюдали, что происходит при лечении опухоли либо только химиотерапией, либо химиотерапией и олапарибом. Учёные сравнили результаты компьютерного моделирования с результатами клинического исследования и обнаружили, что компьютерная программа правильно предсказала эффективность лечения в 74% случаев.

Дополнительные рекомендации

Цифровые двойники также предложили способы помочь пациентам, чьи опухоли плохо отреагировали на лечение. Для 12 из 13 пациентов, у которых не наблюдалось полного отклика на лечение, модель предложила как минимум один дополнительный целенаправленный метод лечения, который мог бы улучшить результат. Для 10 из этих пациентов модель предсказала, что дополнительное лечение может вызвать настолько высокий уровень отклика, что впоследствии в молочной железе и лимфатических узлах пациента вряд ли будет обнаружен инвазивный рак.

Справка

Трижды негативный рак молочной железы считается наиболее агрессивным подтипом заболевания; он чаще встречается у молодых женщин и пациенток с мутациями BRCA1.

Олапариб — ингибитор PARP, применяемый при опухолях с дефектами репарации ДНК.

Исследование PARTNER — международное клиническое испытание комбинаций препаратов при ТНРМЖ.

«Цифровой двойник» опухоли — компьютерная модель, воспроизводящая поведение реальной опухоли на основе геномных данных пациента; такие модели всё активнее используются для персонализации терапии.

Символический ИИ применяется в медицине там, где важна объяснимость решений — например, при подборе доз и комбинаций препаратов.

Ранее сообщалось, что ученые впервые отредактировали ДНК прямо внутри тела человека.