تشخیص زودهنگام سرطان با تست ادرار خانگی

محققان موسسه فناوری ماساچوست (MIT) و مایکروسافت با استفاده از هوش مصنوعی، نسل جدیدی از حسگرهای مولکولی مبتنی بر نانوذرات را طراحی کرده‌اند که می‌تواند به تشخیص زودهنگام سرطان کمک کند.

به گزارش ایرنا، تشخیص سرطان در مراحل اولیه به میزان قابل توجهی شانس درمان موفقیت آمیز را افزایش می دهد. با در نظر گرفتن این هدف، تیمی به سرپرستی Sangeeta Bhatia از MIT و Ava Amini از Microsoft Research یک سیستم مبتنی بر یادگیری عمیق ایجاد کرده‌اند که می‌تواند «پپتیدهای» بسیار خاص را برای شناسایی آنزیم‌های مرتبط با سرطان طراحی کند.

بسیاری از سلول های سرطانی دارای فعالیت بیش از حد آنزیم هایی به نام پروتئاز هستند. این آنزیم ها با بریدن پروتئین های اطراف سلول به گسترش و متاستاز سرطان کمک می کنند.

محققان نانوذراتی ساخته اند که سطح آن با پپتیدهای خاص پوشیده شده است. اگر این نانوذرات در بدن با پروتئازهای مرتبط با سرطان مواجه شوند، پپتیدها بریده می شوند و محصولات این فرآیند در ادرار ظاهر می شوند. این سیگنال ها را می توان با یک نوار تشخیصی ساده، مشابه تست بارداری، با یک آزمایش ساده ادرار که حتی در خانه انجام می شود، تشخیص داد.

نقش کلیدی هوش مصنوعی

در مطالعات قبلی، انتخاب پپتیدها اغلب با آزمون و خطا انجام می شد و فاقد ویژگی کافی بود. در این تحقیق، محققان سیستمی به نام CleaveNet را توسعه داده اند. یک مدل یادگیری عمیق که توالی اسیدهای آمینه را مانند مدل های زبانی پیش بینی می کند.

با توجه به اینکه تنها برای یک پپتید 10 اسید آمینه حدود 10 تریلیون ترکیب ممکن وجود دارد، استفاده از هوش مصنوعی امکان جستجوی سریع و کم هزینه در این فضای عظیم را فراهم می کند.

یک دستاورد مهم تحقیقاتی

به عنوان مثال، تیم تحقیقاتی پپتیدهایی را طراحی کردند که به طور بسیار خاص و کارآمد توسط آنزیمی به نام MMP13 شکافته می شوند. آنزیمی که نقش مهمی در متاستاز سرطان دارد. این پپتیدها حتی در داده های آموزشی مدل وجود نداشتند، اما در آزمایش ها بسیار دقیق عمل کردند.

برنامه های کاربردی آینده

غربالگری خانگی سرطان: تشخیص همزمان و زودرس ده ها نوع سرطان با آزمایش ساده ادرار

بهبود درمان ها: استفاده از پپتیدهای هوشمند برای انتشار هدفمند دارو فقط در محیط تومور

بیومنگینگ: ایجاد یک اطلس جامع از فعالیت پروتئاز در انواع مختلف سرطان

به گفته باتیا، هدف نهایی این است که بتوانیم علائم سرطان را زمانی که تومور هنوز بسیار کوچک است یا حتی قبل از عود بیماری پس از جراحی تشخیص دهیم.

این تحقیق نشان می دهد که ترکیب نانوپزشکی و هوش مصنوعی می تواند مسیر تشخیص زودهنگام سرطان را متحول کند. مسیری که به آزمایش‌های ساده، غیرتهاجمی و در دسترس منتهی می‌شود که می‌تواند جان میلیون‌ها نفر را نجات دهد.