טכנולוגיית ביופסיה נוזלית רגישה במיוחד מזהה סרטן מוקדם יותר משיטות סטנדרטיות

שיטה מבוססת בינה מלאכותית לגילוי DNA של גידולים בדם הוכיחה רגישות חסרת תקדים בניבוי הישנות סרטן, כך עולה ממחקר בראשות מדענים בבית הספר לרפואה וייל קורנל בניו יורק-פרסביטריאן, מרכז הגנום של ניו יורק (NYGC) וממוריאל סלואן קטרינג (MSK). לטכנולוגיה החדשה פוטנציאל לשפר את הטיפול בסרטן על ידי גילוי הישנות מוקדם מאוד ומעקב צמוד אחר תגובת הגידול לטיפול.

במחקר שפורסם ב-14 ביוני בכתב העת Nature Medicine, הראו החוקרים כי הצליחו לאמן מודל למידת מכונה, סוג של פלטפורמת בינה מלאכותית, לזהות DNA של גידולים במחזור הדם (ctDNA) בהתבסס על נתוני ריצוף DNA מבדיקות דם של חולים ברגישות ודיוק גבוהים מאוד. הם הדגימו בהצלחה את הטכנולוגיה בחולים עם סרטן ריאות, מלנומה, סרטן השד, סרטן המעי הגס ופוליפים טרום סרטניים במעי הגס.

"הצלחנו להשיג שיפור משמעותי ביחס אות לרעש, מה שאפשר לנו, למשל, לזהות הישנות סרטן חודשים או אפילו שנים לפני ששיטות קליניות סטנדרטיות יכולות לעשות זאת", אמר ד"ר דן לנדאו, פרופסור לרפואה במחלקה להמטולוגיה ואונקולוגיה רפואית בבית הספר לרפואה וייל קורנל וחבר מרכזי במרכז הגנום של ניו יורק, אחד ממחברי המחקר.

ד"ר אדם ווידמן, פוסט-דוקטורנט במעבדתו של לנדאו, שהוא גם אונקולוג שד ב-MSK, היה גם מחבר שותף ומחבר ראשון של המחקר. מחברים ראשונים נוספים היו מיניטה שאה מ-NYGC, ד"ר אמנדה פרידנדל מאוניברסיטת אורהוס ודניאל הלמוס מ-NYGC ומבית הספר לרפואה וייל קורנל.

טכנולוגיית הביופסיה הנוזלית התמהמהה במימוש הפוטנציאל הגדול שלה. רוב הגישות הקיימות מכוונות לקבוצות קטנות יחסית של מוטציות הקשורות לסרטן, שלעתים קרובות נדירות מדי בדם מכדי שניתן יהיה לזהותן באופן אמין, מה שמוביל להערכת חסר של הישנות הסרטן.

לפני מספר שנים, ד"ר לנדאו ועמיתיו פיתחו גישה חלופית המבוססת על ריצוף גנום שלם של DNA בדגימות דם. הם הראו כי פעולה זו יכולה לאסוף הרבה יותר "אותות", מה שמאפשר לזהות DNA של גידול בצורה רגישה ולוגיסטית יותר. מאז, גישה זו אומצה יותר ויותר על ידי מפתחי ביופסיה נוזלית.

במחקר החדש, החוקרים לקחו צעד נוסף קדימה באמצעות אסטרטגיית למידת מכונה מתקדמת (בדומה לזו המשמשת באפליקציות בינה מלאכותית פופולריות כמו ChatGPT) כדי לזהות דפוסים עדינים בנתוני הריצוף, במיוחד כדי להבחין בדפוסים המעידים על סרטן מדפוסים המעידים על שגיאות ריצוף ו"רעש" אחר.

בניסוי אחד, החוקרים אימנו את המערכת שלהם, אותה כינו MRD-EDGE, לזהות מוטציות גידול ספציפיות למטופל ב-15 חולי סרטן המעי הגס. לאחר ניתוח וכימותרפיה, המערכת ניבאה, בהתבסס על נתוני דם, כי תשעה מהם סובלים מסרטן שנותר. חמישה מהחולים הללו זוהו מאוחר יותר הישנות בשיטות פחות רגישות מספר חודשים לאחר מכן. אך לא נמצאו תוצאות שליליות שגויות: אף אחד מהחולים ש-MRD-EDGE ספר כנטולי DNA של הגידול לא חזר במהלך תקופת המחקר.

MRD-EDGE הדגים רגישות דומה במחקרים בחולים עם סרטן ריאות בשלב מוקדם וסרטן שד טריפל-נגטיבי, תוך זיהוי מוקדם של כל ההישנות מלבד אחת ועקב אחר מצב הגידול במהלך הטיפול.

החוקרים הוכיחו כי MRD-EDGE יכול אפילו לזהות DNA מוטנטי מאדנומות טרום סרטניות של המעי הגס - פוליפים שמהם מתפתח סרטן המעי הגס.

"לא היה ברור שפוליפים אלה יכולים לשחרר ctDNA בר-זיהוי, כך שזוהי התקדמות משמעותית שעשויה להצביע על אסטרטגיות עתידיות לגילוי שינויים טרום סרטניים", אמר ד"ר לנדאו, שהוא גם חבר במרכז הסרטן סנדרה ואדוארד מאייר בבית הספר לרפואה וייל קורנל וגם המטולוג-אונקולוגי במרכז הרפואי ניו יורק-פרסביטריאן/וייל קורנל.

לבסוף, החוקרים הראו שגם ללא הכשרה מוקדמת על נתוני ריצוף גידולים של חולים, MRD-EDGE יכול היה לזהות תגובות לאימונותרפיה בחולי מלנומה וסרטן ריאות שבועות לפני הגילוי באמצעות הדמיית רנטגן סטנדרטית.

"בסך הכל, MRD-EDGE עונה על צורך גדול, ואנחנו נרגשים מהפוטנציאל שלו ועובדים עם שותפים בתעשייה כדי לנסות להביא אותו למטופלים", אמר ד"ר לנדאו.