במשך למעלה משלושה עשורים, בדיקת אבחון מוקדמת מדויקת ביותר לסרטן השחלות חמקה מהרופאים. כעת, מדענים מהמרכז לחקר הסרטן המשולב של ג'ורג'יה טק (ICRC) שילבו למידת מכונה עם מידע על מטבוליטים בדם כדי לפתח בדיקה חדשה המסוגלת לזהות סרטן השחלות בדיוק של 93 אחוזים מבין דגימות מקבוצת המחקר של הצוות.
ג'ון מקדונלד, פרופסור אמריטוס בבית הספר למדעי הביולוגיה, המנהל המייסד של ה-ICRC, והמחבר המקביל של המחקר, מסביר שהדיוק של הבדיקה החדשה טוב יותר באיתור סרטן השחלות מאשר בדיקות קיימות לנשים מסווגות קלינית כנורמליות, עם שיפור מסוים באיתור מחלת שחלות בשלב מוקדם באותה קבוצה.
התוצאות והמתודולוגיות של הצוות מפורטות במאמר חדש, "גישה הסתברותית אישית לאבחון סרטן השחלות", שפורסם בגיליון המקוון של מרץ 2024 של כתב העת הרפואי אונקולוגיה גינקולוגית. בהתבסס על המודלים הממוחשבים שלהם, החוקרים פיתחו את מה שלדעתם יהיה גישה שימושית יותר מבחינה קלינית לאבחון סרטן השחלות -; לפיה ניתן להשתמש בפרופיל המטבולי האישי של המטופל כדי להקצות הסתברות מדויקת יותר לנוכחות או היעדר המחלה.
גישה אישית, הסתברותית זו לאבחון סרטן היא אינפורמטיבית ומדויקת יותר מבחינה קלינית מבדיקות בינאריות מסורתיות (כן/לא). זה מייצג כיוון חדש ומבטיח בגילוי מוקדם של סרטן השחלות, ואולי גם סוגי סרטן אחרים".
ג'ון מקדונלד, פרופסור אמריטוס בבית הספר למדעי הביולוגיה, המנהל המייסד של ה-ICRC, והמחבר המקביל של המחקר
מחברי המחקר כוללים גם את דונג'ו באן, דוקטור לביואינפורמטיקה. סטודנט במעבדת מקדונלדס; מדעני מחקר, סטיבן נ. האוסלי, ליליה ו. מטיונינה ול.דיאט (ווקר) מקדונלד; פרופסור יורש העצר, ג'פרי סקולניק, המשמש גם כיו"ר מרי ומייזי גיבסון בבית הספר למדעי הביולוגיה ובחברת המחקר של ג'ורג'יה, המלומד הבולט בביולוגיה של מערכות חישוביות; ושני רופאים משתפים פעולה: פרופסור מאוניברסיטת צפון קרוליינה ויקטוריה ל. ביי-ג'אמפ והמכון לסרטן השחלות של אטלנטה מייסד ומנכ"ל בנדיקט בינינו. חברי צוות המחקר מקימים סטארט-אפ כדי להעביר ולמסחר את הטכנולוגיה, ומתכננים לחפש את הניסויים הנדרשים ואת אישור ה-FDA לבדיקה.
רוצח שקט
סרטן השחלות מכונה לעתים קרובות הרוצח השקט מכיוון שהמחלה היא בדרך כלל אסימפטומטית כאשר היא מתעוררת לראשונה -; ובדרך כלל לא מתגלה עד לשלבי התפתחות מאוחרים יותר, כאשר קשה לטפל.
מקדונלד מסבירה כי בעוד ששיעור ההישרדות הממוצע של חמש שנים עבור חולות סרטן שחלות בשלבים מאוחרים, גם לאחר טיפול, הוא בסביבות 31 אחוז -; אבל אם סרטן השחלות מתגלה ומטופל מוקדם, שיעור ההישרדות הממוצע של חמש שנים הוא יותר מ-90 אחוז.
"ברור שקיים צורך עצום בבדיקת אבחון מוקדמת מדויקת למחלה ערמומית זו", אומר מקדונלד.
ולמרות שפיתוח של בדיקת גילוי מוקדם לסרטן השחלות נמשך במרץ כבר יותר משלושה עשורים, פיתוח בדיקות אבחון מוקדמות ומדויקות הוכח חמקמק. מכיוון שסרטן מתחיל ברמה המולקולרית, מסביר מקדונלד, ישנם מספר מסלולים אפשריים המסוגלים להוביל אפילו לאותו סוג סרטן.
"בגלל ההטרוגניות המולקולרית הגבוהה הזו בקרב חולות, זיהוי של סמן ביולוגי אבחנתי אוניברסלי יחיד של סרטן השחלות לא היה אפשרי", אומר מקדונלד. "מסיבה זו, בחרנו להשתמש בענף של בינה מלאכותית -; למידת מכונה -; לפתח גישה הסתברותית אלטרנטיבית לאתגר של אבחון סרטן השחלות."
פרופילים מטבוליים
מחבר שותף של ג'ורג'יה טק, דונגג'ו באן, שמחקר התזה שלו תרם למחקר, מסביר כי "מכיוון ששינויים נקודתיים ברמה המטבולית ידועים כמשקפים את השינויים הבסיסיים הפועלים ביחד ברמות מולקולריות מרובות, בחרנו בפרופילים מטבוליים בתור עמוד השדרה של הניתוח שלנו".
"קבוצת המטבוליטים האנושיים היא מדד קולקטיבי לבריאות התאים", מוסיף המחבר ג'פרי סקולניק, "ובאמצעות בחירה לא שרירותית בשום תת-קבוצה מראש, אפשר לאינטליגנציה המלאכותית להבין מי הם השחקנים המרכזיים עבור נתון מסוים. אִישִׁי."
ספקטרומטריית מסה יכולה לזהות נוכחות של מטבוליטים בדם על ידי זיהוי חתימות המסה והמטען שלהם. עם זאת, אומר באן, ההרכב הכימי המדויק של מטבוליט דורש אפיון הרבה יותר נרחב.
באן מסביר שמכיוון שההרכב הכימי המדויק של פחות משבעה אחוזים מהמטבוליטים שמסתובבים בדם אנושי אופיינו עד כה מבחינה כימית, כיום אי אפשר להצביע במדויק על התהליכים המולקולריים הספציפיים התורמים לפרופיל המטבולי של הפרט.
עם זאת, צוות המחקר זיהה כי אפילו מבלי לדעת את ההרכב הכימי המדויק של כל מטבוליט בודד, עצם הנוכחות של מטבוליטים שונים בדם של פרטים שונים, כפי שזוהה באמצעות ספקטרומטריית מסה, יכולה להשתלב כמאפיינים בבניית מודלים חיזויים מדויקים מבוססי למידת מכונה (בדומה לשימוש בתווי פנים בודדים בבניית אלגוריתמים לזיהוי דפוסי פנים).
"ידוע שאלפי מטבוליטים מסתובבים בזרם הדם האנושי, וניתן לזהות אותם בקלות ובדייקנות על ידי ספקטרומטריית מסה ובשילוב עם למידת מכונה כדי לקבוע אבחון מדויק של סרטן השחלות", אומר באן.
גישה הסתברותית חדשה
החוקרים פיתחו את הגישה האינטגרטיבית שלהם על ידי שילוב של פרופילים מטבולומיים ומסווגים מבוססי למידת מכונה כדי לבסס מבחן אבחון עם דיוק של 93 אחוז כאשר נבדק על 564 נשים מג'ורג'יה, צפון קרוליינה, פילדלפיה ומערב קנדה. 431 ממשתתפי המחקר היו חולות סרטן שחלות פעילות, ובעוד 133 הנשים הנותרות במחקר לא סבלו מסרטן השחלות.
מחקרים נוספים החלו לחקור את האפשרות שהבדיקה מסוגלת לזהות מחלה בשלבים מוקדמים מאוד אצל נשים ללא תסמינים קליניים, אומר מקדונלד.
מקדונלד צופה עתיד קליני שבו אדם עם פרופיל מטבולי הנופל בטווח הניקוד שהופך את הסרטן לבלתי סביר ביותר, ידרוש רק ניטור שנתי. אבל מישהי עם ציון מטבולי שנמצא בטווח שבו רוב (נניח, 90%) אובחנו בעבר עם סרטן השחלות, סביר להניח שתהיה במעקב בתדירות גבוהה יותר -; או אולי מופנה מיד להקרנה מתקדמת.
