人工智能血液检测提供识别肺癌的可靠方法

发布时间：2024-07-16 16:10:24 栏目：精选百科

导读 约翰霍普金斯大学金梅尔癌症中心和其他机构的研究人员利用人工智能技术识别与肺癌相关的 DNA 片段模式， 开发并验证了一种液体活检，可...

约翰霍普金斯大学金梅尔癌症中心和其他机构的研究人员利用人工智能技术识别与肺癌相关的 DNA 片段模式， 开发并验证了一种液体活检，可能有助于更早地发现肺癌。



在 6 月 3 日发表在《癌症探索》杂志上的一项前瞻性研究中 ，研究小组证明，人工智能技术可以根据血液中的 DNA 片段模式识别出更有可能患肺癌的人。这项研究招募了大约 1,000 名符合传统低剂量计算机断层扫描 (CT) 肺癌筛查标准的参与者，他们中有的患有癌症，有的没有癌症。研究人员在美国 23 个州的 47 个中心招募了参与者。根据研究小组的计算机模型，通过帮助识别风险最高的患者以及谁将从后续 CT 筛查中受益，这种新的血液检测可能会促进肺癌筛查并降低死亡率。

“我们有一项简单的血液检测，可以在医生办公室完成，这项检测可以告诉患者他们是否有肺癌的潜在迹象，并应该进行后续的 CT 扫描”，这项研究的通讯作者、 约翰霍普金斯金梅尔癌症中心肿瘤学教授兼癌症遗传学和表观遗传学项目联席主任Victor E. Velculescu 医学博士、哲学博士说道。美国国家癌症研究所表示，肺癌是美国最致命的癌症，世界卫生组织则表示，肺癌是全世界最致命的癌症。每年对高危患者进行 CT 扫描筛查，有助于尽早发现肺癌(此时肺癌最易治疗)，并有助于避免肺癌死亡。美国预防服务工作组建议全国 1500 万年龄在 50 至 80 岁之间且有吸烟史的人进行筛查，但每年只有大约 6%–10% 的符合条件的人接受筛查。维尔库列斯库解释说，人们可能不愿意接受筛查，因为安排和前往预约需要时间，而且扫描时受到的辐射剂量较低。

为了克服其中的一些障碍，Velculescu 和他的同事在过去五年中开发了一项测试，该测试使用人工智能来检测肺癌患者体内的 DNA 片段模式。它利用了 DNA 在正常细胞和癌细胞中的包装方式的差异。DNA 在健康细胞中整齐而一致地折叠起来，几乎就像一团卷起的毛线球，但癌细胞中的 DNA 则更加混乱。当这两种类型的细胞死亡时，DNA 片段最终都会进入血液。癌症患者的 DNA 片段往往比未患癌症的个体中的 DNA 片段更加混乱和不规则。

研究团队训练人工智能软件识别 576 名肺癌患者和未患肺癌患者血液中 DNA 片段的特定模式。然后，他们在第二组 382 名癌症患者和未患肺癌患者中验证了该方法是否有效。根据他们的分析，该测试的阴性预测值为 99.8%，这意味着每 1,000 名接受测试的人中只有 2 名可能被漏诊并患有肺癌。

该团队的计算机模拟显示，如果这项测试在五年内将肺癌筛查率提高到 50%，那么肺癌的检测数量将增加四倍，早期发现的癌症比例(此时最容易治疗)将增加约 10%。这可以在五年内防止约 14,000 人死于癌症。

“这项检测费用低廉，而且可以大规模开展，”Velculescu 表示。“我们相信，它将使肺癌筛查更加普及，并帮助更多人接受筛查。这将使更多癌症得到早期发现和治疗。”

目前，DELFI Diagnostics 可根据《临床实验室改进修正案》将该检测用作实验室检测。不过，该团队计划寻求美国食品药品管理局的肺癌筛查批准。Velculescu 的同事还计划研究是否可以用类似的方法检测其他类型的癌症。

约翰霍普金斯大学的 Robert B. Scharpf 是这项研究的合著者。其他合著者来自克利夫兰诊所、DELFI Diagnostics、Medicus Economics LLC、迈阿密癌症研究所、泛美肿瘤中心、华盛顿大学、Centura Health、范德比尔特健康中心、Stratevi、麻省总医院、南卡罗来纳医科大学、退伍军人事务部、宾夕法尼亚大学佩雷​​尔曼医学院、纽约大学朗格尼健康中心、阿勒格尼健康网络和纪念斯隆凯特琳癌症中心。

这项工作得到了 DELFI Diagnostics、米里亚姆博士和谢尔登·G·阿德尔森医学研究基金会、抗癌-LUNGevity-美国肺脏协会肺癌拦截梦之队转化研究基金、抗癌-DCS 国际转化癌症研究梦之队基金、格雷基金会、蒂娜·布罗兹曼基金会、英联邦基金会、科尔基金会和美国国立卫生研究院的部分支持。

Velculescu 和 Scharpf 是约翰霍普金斯大学提交的与用于癌症检测的游离 DNA 相关的专利申请的发明人，这些专利申请已授权给 DELFI Diagnostics、LabCorp、Qiagen、Sysmex、Agios、Genzyme、Esoterix、Ventana 和 ManaT Bio。Velculescu 于 2022 年 2 月将其在 Personal Genome Diagnostics (PGDx) 的股权转让给 LabCorp。Velculescu 是 DELFI Diagnostics 的创始人，担任董事会成员，并拥有 DELFI Diagnostics 的股票。Scharpf 是 DELFI Diagnostics 的创始人和顾问，拥有 DELFI Diagnostics 的股票。Velculescu、Scharpf 和约翰霍普金斯大学从该公司获得版税和费用。约翰霍普金斯大学还拥有 DELFI Diagnostics 的股权。Velculescu 是 Viron Therapeutics 和 Epitope 的顾问。这些关系由约翰霍普金斯大学根据其利益冲突政策进行管理。